Texas Instruments SN65HVD230 – CAN-Transceiver
Übersicht
Der SN65HVD230 von Texas Instruments ist ein CAN-Bus-Transceiver für High-Speed-CAN gemäß ISO 11898-2 mit einer Versorgungsspannung von 3,3 V.
Der Baustein dient als physikalische Schnittstelle zwischen einem CAN-Controller und dem differentiellen CAN-Bus (CANH/CANL).
Die SMD-Gehäusekennzeichnung VP230 ist eine offizielle Bauteilmarkierung des SN65HVD230.
| Merkmal | Beschreibung |
|---|---|
| Hersteller | Texas Instruments |
| Typ | SN65HVD230 |
| SMD-Markierung | VP230 |
| Funktion | High-Speed-CAN-Transceiver |
| Standard | ISO 11898-2 |
| Versorgung | 3,0–3,6 V |
| Maximale Bitrate | 1 Mbit/s |
| Logikpegel | 3,3 V |
| Gehäuse | SOIC-8 (D-Variante) |
| CAN-Kanäle | 1 |
| Standby-Funktion | Ja |
| Slew-Rate-Control | Ja |
| ESD-Schutz | ±16 kV HBM |
| Betriebstemperatur | −40 bis +85 °C |
| CAN FD | Nicht für hohe CAN-FD-Datenbitraten spezifiziert |
Datenblatt: Texas Instruments SN65HVD230 – Datenblatt (PDF)
Funktionsprinzip
Der SN65HVD230 ist kein eigenständiger CAN-Controller. Er übernimmt ausschließlich die Umsetzung zwischen den digitalen CAN-Signalen des Controllers und den differentiellen Signalen des CAN-Busses.
Der CAN-Controller übernimmt unter anderem:
- Erzeugung und Auswertung von CAN-Frames
- Bit-Timing
- Arbitrierung
- Fehlererkennung
- Nachrichtenfilterung
Der Transceiver übernimmt:
- Umsetzung TXD → CANH/CANL
- Umsetzung CANH/CANL → RXD
- Differentielle Signalübertragung
- Anpassung der Flankensteilheit
- Aktivierung des Standby-Modus
Mikrocontroller SN65HVD230 CAN-Bus
+----------------+ +------------+
| | | |
| CAN-TX --------+------>| D CANH+------------ CAN High
| | | |
| CAN-RX <-------+-------+ R CANL+------------ CAN Low
| | | |
+----------------+ +------------+
| | |
VCC GND RS
|
3,3 V
Pinbelegung
| Pin | Signal | Funktion |
|---|---|---|
| 1 | D | TXD – Dateneingang vom CAN-Controller |
| 2 | GND | Masse |
| 3 | VCC | Versorgungsspannung 3,3 V |
| 4 | R | RXD – Datenausgang zum CAN-Controller |
| 5 | Vref | Referenzspannung, typisch VCC/2 (ca. 1,65 V) |
| 6 | CANL | CAN Low |
| 7 | CANH | CAN High |
| 8 | RS | Betriebsmodus und Flankensteuerung |
Versorgung und Beschaltung
Für einen einfachen Aufbau sind folgende Anschlüsse erforderlich:
- VCC an stabilisierte 3,3 V
- GND an gemeinsame Masse
- D an CAN-TX des Controllers
- R an CAN-RX des Controllers
- CANH und CANL an den CAN-Bus
- RS entsprechend dem gewünschten Betriebsmodus
Zwischen VCC und GND sollte ein 100-nF-Abblockkondensator möglichst nahe am IC vorgesehen werden.
Der Vref-Pin kann unbeschaltet bleiben, wenn keine Referenzspannung benötigt wird.
Betriebsmodi über RS
Der RS-Pin (Pin 8) steuert den Betriebsmodus des Transceivers.
| Beschaltung RS | Betriebsmodus | Beschreibung |
|---|---|---|
| Direkt an GND | High-Speed | Maximale Flankensteilheit |
| Über Widerstand an GND | Slope-Control | Reduzierte Flankensteilheit zur Verbesserung der EMV |
| HIGH (3,3 V) | Standby | Sender deaktiviert, Empfänger bleibt aktiv |
High-Speed-Betrieb
Für einen normalen CAN-Adapter kann RS direkt mit GND verbunden werden.
Damit arbeitet der Transceiver mit maximaler Flankensteilheit und unterstützt Bitraten bis zu 1 Mbit/s.
Slope-Control
Ein Widerstand zwischen RS und GND ermöglicht es, die Flankensteilheit der CAN-Signale zu begrenzen.
Dadurch können elektromagnetische Störungen reduziert werden.
Die Wahl des Widerstands richtet sich nach der benötigten Bitrate, der Buslänge und den EMV-Anforderungen.
Standby-Modus
Wird RS auf HIGH gelegt, deaktiviert der Transceiver seinen CAN-Sender.
Der Empfänger bleibt aktiv und kann Busaktivität erkennen.
Der Standby-Modus ist nicht gleichbedeutend mit dem Listen-Only-Modus eines CAN-Controllers.
Für passives CAN-Monitoring sollte der CAN-Controller zusätzlich in den Listen-Only- bzw. Silent-Modus versetzt werden. Dadurch wird verhindert, dass er ACK-Bits oder andere aktive CAN-Signale erzeugt.
Einsatz im Ford Mondeo MK4
Der Ford Mondeo MK4 verwendet mehrere CAN-Netzwerke.
Für die üblichen HS-CAN- und MS-CAN-Netzwerke eignet sich der SN65HVD230 grundsätzlich.
| Netzwerk / Anwendung | Bitrate | Eignung |
|---|---|---|
| HS-CAN | 500 kbit/s | Geeignet |
| MS-CAN | 125 kbit/s | Geeignet |
| Convers+ / IPC über MS-CAN | 125 kbit/s | Geeignet |
| UDS-Diagnose über Classical CAN | abhängig vom Netzwerk | Geeignet |
| Steuergeräte-Teststand | bis 1 Mbit/s | Geeignet |
| CAN-Simulator | bis 1 Mbit/s | Geeignet |
| CAN FD mit hohen Datenbitraten | über 1 Mbit/s | Nicht geeignet |
| LIN-Bus | – | Nicht geeignet |
| Fault-Tolerant-/Low-Speed-CAN nach ISO 11898-3 | – | Nicht geeignet |
Unterschied zwischen MS-CAN und Low-Speed-CAN
Die Bezeichnung Medium-Speed-CAN bedeutet nicht automatisch, dass ein spezieller Low-Speed-Transceiver erforderlich ist.
Beim Mondeo MK4 arbeitet MS-CAN mit einer Bitrate von 125 kbit/s, verwendet jedoch eine zum High-Speed-CAN kompatible physikalische Übertragung.
Daher lässt sich der SN65HVD230 sowohl für HS-CAN als auch für MS-CAN verwenden.
Nicht geeignet ist er hingegen für echte fehlertolerante Low-Speed-CAN-Netzwerke nach ISO 11898-3.
Einsatz mit Mikrocontrollern
Der SN65HVD230 eignet sich besonders für Mikrocontroller mit 3,3-V-Logik und integriertem CAN-Controller.
Beispiele:
- ESP32 mit TWAI/CAN-Controller
- STM32 mit bxCAN
- STM32 mit FDCAN (im Classical-CAN-Modus)
- Externe CAN-Controller mit geeigneten 3,3-V-Logikpegeln
Ein normaler UART-, SPI- oder GPIO-Anschluss ersetzt keinen CAN-Controller.
Für einen Mikrocontroller ohne integrierten CAN-Controller wird ein zusätzlicher CAN-Controller benötigt.
Beispielanschluss
| Mikrocontroller | SN65HVD230 |
|---|---|
| CAN_TX | Pin 1 – D |
| GND | Pin 2 – GND |
| 3,3 V | Pin 3 – VCC |
| CAN_RX | Pin 4 – R |
| – | Pin 5 – Vref (optional) |
| CAN Low | Pin 6 – CANL |
| CAN High | Pin 7 – CANH |
| GND | Pin 8 – RS (High-Speed-Modus) |
CAN-Bus-Terminierung
Ein CAN-Bus benötigt normalerweise an seinen beiden physikalischen Leitungsenden jeweils einen Abschlusswiderstand von 120 Ω zwischen CANH und CANL.
120 Ohm 120 Ohm | | CANH ==================================== CANH CANL ==================================== CANL | |
Die beiden Abschlusswiderstände ergeben parallel einen Gesamtwiderstand von ungefähr 60 Ω.
Ein CAN-Adapter, der an einen bereits korrekt terminierten Fahrzeugbus angeschlossen wird, darf normalerweise keinen zusätzlichen 120-Ω-Abschluss zuschalten.
Bei einem eigenständigen Testaufbau muss dagegen für eine korrekte Terminierung gesorgt werden.
Elektrische Grenzen
Der SN65HVD230 ist für industrielle Anwendungen und Entwicklungsaufbauten gut geeignet.
Für den dauerhaften Einsatz im Fahrzeug sind jedoch zusätzliche Schutzmaßnahmen empfehlenswert.
| Eigenschaft | Bewertung |
|---|---|
| Versorgung | Nur 3,3 V |
| Max. Bus-Signalrate | 1 Mbit/s |
| Busfehlerspannungsbereich | −4 bis +16 V |
| ESD-Schutz | ±16 kV HBM |
| Automotive-Qualifizierung | Reguläre Variante nicht AEC-Q100-qualifiziert |
| CAN-FD-Unterstützung | Nicht für hohe FD-Datenbitraten ausgelegt |
Empfohlene Schutzmaßnahmen
- Geeignete TVS-Dioden für CANH und CANL
- Schutz gegen Bordnetztransienten
- Stabilisierte 3,3-V-Versorgung
- Saubere Masseführung
- Optional galvanische Trennung zwischen USB/Mikrocontroller und CAN-Bus
- Geeignete Filter- und EMV-Maßnahmen
Der SN65HVD230 darf nicht direkt aus der 12-V-Fahrzeugversorgung gespeist werden.
Auch die Busleitungen sollten gegen mögliche Fahrzeugtransienten und Fehlbeschaltungen geschützt werden.
Verwendung in der UDS-Plattform
Für die Entwicklung einer modularen UDS- und CAN-Plattform kann der SN65HVD230 als kostengünstiger Transceiver eingesetzt werden.
Typische Einsatzmöglichkeiten:
- CAN-Monitor
- CAN-Logger
- UDS-Diagnoseadapter
- Convers+-Teststand
- Steuergerätesimulator
- Prototypen für USB-CAN-Adapter
- CAN-Knoten mit ESP32 oder STM32
Für eine universelle Hardwareplattform mit zukünftiger CAN-FD-Unterstützung sollte dagegen ein modernerer Transceiver eingesetzt werden.
Alternative: TCAN3414
Der Texas Instruments TCAN3414 ist eine mögliche Alternative für zukünftige Hardwareentwicklungen.
Er bietet unter anderem:
- 3,3-V-Versorgung
- CAN-FD-Unterstützung
- Höhere unterstützte Datenbitraten
- Größeren Busfehlerspannungsbereich
Die konkrete Auswahl muss anhand der geforderten Busspannung, der Fahrzeugumgebung und der Gehäuse-/Pinbelegung erfolgen.
Bewertung
| Anwendungsfall | Empfehlung |
|---|---|
| Laboraufbau / Steckbrett / Prototyp | Sehr gut geeignet |
| Ford Mondeo MK4 HS-CAN | Gut geeignet |
| Ford Mondeo MK4 MS-CAN | Gut geeignet |
| Convers+ Diagnose und Programmierung | Gut geeignet |
| CAN-Simulator mit STM32 | Sehr gut geeignet |
| CAN-Logger mit ESP32 | Sehr gut geeignet |
| Dauerhafter Fahrzeugeinbau | Besser Automotive-Transceiver verwenden |
| Neue universelle CAN-FD-Hardware | Moderner CAN-FD-Transceiver empfohlen |
Quellen
Siehe auch
Shield "WCMCU-230"
<FOTO>
ACHTUNG: Der Labeldruck auf der Unterseite der Platine ist falsch!
- Das Shield enthält einen 120 Ohm Terminator für CAN an Position
R2. Dieser ist ggf. zu entlöten - Der Betriebsmodus ist über
R1(10 kOhm nach GND) auf Slope-Modus gesetzt, also mit aktivem Transceiver
| Shield-Pin | SMD-Pin | Funktion |
|---|---|---|
3V3 | 3 | |
GND | 2 | |
CTX | 1 | |
CRX | 4 | |
CANH | 7 | |
CANL | 6 |