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Thema: Diskussion einer neuen Steckerbelegung für CAN-Bus

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Diskussion einer neuen Steckerbelegung für CAN-Bus

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    Hallo,

    ich baue gerade an einem größeren Projekt rum und ich möchte vor allem den CAN-Bus für die interne echtzeitfähige Kommunikation zwischen den einzelnen Komponentenn nutzen. Da für diesen Bus noch keine Steckerbelegung existiert, möchte ich hier, bevor ich das Layout mache, eine Steckerbelegung vorschlagen und die Vor- und Nachteile Diskutieren.

    Geplant hatte ich den 10-Poligen Pfostensteckverbinder, welcher auch für die anderen RN-Standards zum tragen kommmt, zu nutzen. Dies hat den Vorteil, das dieser in den meisten Bastelwerkstätten, die sich mit Robotik befassen schon Vorhanden ist. Des weiteren passt auch die Impedanz relativ gut (empfohlen für CAN sind meines Wisssens nach 108...132 Ohm), so das keine sehr großen Impedanzsprünge zustande kommen. Für kurze strecken habe ich schon einmal mit einem Einfachen Flachbandkabel experimentiert und immerhin bei 1 Mbit eine Strecke von 5m überbrückt. Bei 6m jedoch gab es Probleme. Mit einem paarweise verdrillten Kabel wie z.B. dem hier gab es bis zu einer Länge von 8,5m keine Probleme. (Längeres Kabel hatte ich nicht). Das sollte meiner Meinung nach aber für die meisten Anwendungen in der Hobby-Robotik ausreichend sein.


    Ich habe voresrt einmal die Pinbelegung wie folgt geplant:




    Nutzen möchte ich den CAN-Bus z.B. für die Vernetzung von Sensoren und Aktuatoren, wobei ich auf eine einfache Verkabelung achten möchte. Die einzelnen Module sollen soweit möglich ausschließlich eine Anbindung über diesen Stecker bekommen. Daher ist es nötig neben den Leitungen CAN-L sowie CAN-H die Versorgungsspannung mitzuführen (bei mir 51,8V Nominal [14*3,7V]). Wobei ich auch schon daran gedacht habe, die Versorgungsspannung auf 12V zu reduzieren, da bei anderen Nutzern wohl eher nur ca. 12V zum einsatz kommen. Das würde halt speziell für mein Projekt bedeuten, das ich die 51,8V seperat an die größeren Verbraucher bringen muss. Dies würde ich aber gerne zugunsten einer sinnvollen Steckerbelegung sowie einer besseren akzeptanz der Pinbelegung bei anderen Usern eingehen. Die Leitungen CAN-L sowie CAN-H wurden so am Stecker belegt, das bei Nutzung des Paarweise verdrillten Kabels diese miteinander verdrillt werden. Rechts sowie links neben diesen Leitungen habe ich jeweils eine Masse eingeplant, was vorsorglich geschah, um Probleme durch eine Kapazitive Einkopplung durch Nachbarsignale zu unterbinden. Pin Nummer 10 habe ich bei meinem Prohjekt mit einer !STANDBY Leitung belegt, wobei ich mir auch eine Verwendung als GPIO vorstellen kann. Die Nutzung als Standby-Signal kam aus der Erfahrung heraus, das die MCUs meist bei jeder Nachricht auf dem Bus kurz in den aktiven Modus wechseln um zu Prüfen, ob diese Nachriccht für sie bestimmt sei. Hierdurch werden häufig lange Standbyzeiten bei Akkubetriebenen Systemen unmöglich. Über dieses Signal könnte sichergestellt werden, das die Komponenten erst bei Signalisierung wider aus dem Standby erwachen.

    Ich hoffe zunächst einmal auf eine gute Diskussion und evtl. Vorschläge, wenn jemand eine bessere Idee hat.

    Gruß, Volker

    P.S. Das hatte ich noch vergessen:

    In der Industrie ist sehr häufig der 9Polige SUB-D-Stecker anzutreffen, welcher nach CiA-DS102-1 Standard belegt ist. Diese Belegung sieht wie folgt aus:

    1 -
    2 CAN-L
    3 CAN-GND
    4 -
    5 CAN-SHIELD
    6 GND
    7 CAN-H
    8 -
    9 CAN-V+ (üblicher weise 12V)

  2. #2
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    Immer diese Pfostensteckverbinder, wird das nicht langsam langweilig? Ich bin für einen RJ-45 Ethernet-Stecker, denn er lässt sich beser stecken als der Pfostensteckverbinder und hat bessere Kontakte.

  3. #3
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    Das Problem mit den RJ45 Stecckern ist, das ich da nur sehr schwer von einem Stecker zum Nächsten durchschleifen kann und daher keine Chance für diesen sehe. Außerdem sind diese Stecker mechanisch auch nicht wirklich toll. Wenn du dir mal die Buchse ansiest, und dir vorstellst, das auf einem der Pins wie in meinem Fall 51,8V drauf sind, dann will ich gar net wissen, wie das endet, wenn die Kontaktfeder sich zur Seite verbiegt, und die Spannung dann auf einer der Signalleitungen liegt. Das mit dem Verbiegen passiert bei diesen Buchsen nämlich manchmal.

    Gruß, Volker

    P.S. Die 10 Poligen können aber auch gar net so schlecht sein, sonst würden sie in der Industrie nicht so weit verbreitet sein.

  4. #4
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    Wie du schon gesagt hast müssen die 50 Volt ja nicht am Stecker anliegen. Verbogen habe ich auch noch nie einen Stecker, aber das kann bestimmt mal passieren. Ich mag einfach die Pfostensteckverbinder nicht...

  5. #5
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    vielleicht liesse sich eine belegung finden, bei der bei verpolung kein unglück geschieht? also das rechte v-bat evtl nach unten und die datenleitungen auf pin 5 und 6? ist mir nur grad so eingefallen..

    gruesse

  6. #6
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    Das ist natürlich auch eine gute Idee...

  7. #7
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    Die Idee, den Stecker verpolungssicher zu machen hatte ich auch schon, jedoch sollte dies gerade durcch die Mechanische Auslegung schon der Fall sein. Den kann man nämlich nicht falsch herum einstecken.

    Die Datenleitungen müsssten nicht unbeding verschoben werden. Denen macht das nix aus, wenn die auf Masse kurzgeschlossen werden. Man müßte eher auf die 5V von Pin 5 sowie, wie du schon sagtest, auf die 51,8V acht geben, wenn man den Stecker Verpolungssicher auslegen will.

  8. #8
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    Hallo Volker,

    ich finde es gut, dass du hier mal den CAN zur Diskussion stellst.
    Dann werde ich mal was dazu schreiben:

    Die Idee, auch einen 10-pol. Stecker zu nehmen ist auch gut.
    Ich würde evtl. aber zusätzlich noch einen 9-pol- Sub-D-Stecker definieren, welcher sich einfach mit einem Flachbandkabel anbinden lassen sollte.

    Das hätte Vorteile für längere Verbindungen, bei denen man unbedingt verdrillte und abgeschirmte Kabel braucht, welche dann auch sinnvollerweise z.B. per SUB-D angebunden werden könnten.

    Die Definition würde ich jetzt schon vornehmen, da ja 1 Leitung wegfallen würde.

    Natürtlich kannst du auch einen anderen Stecker definieren, den man dann von Hand verdrahten muss. Hier würde ja auch ein 4-poliges Kabel reichen. Dazu gibt es auch schon von CAN-open definierte Stecker und Belegungen.

    Was die Spannung "Ubat" angeht, würde ich mich einfach nicht festlegen. Warum sollte man?. Einzige Begrenzung: U<60V DC, wegen Funktionskleinspannung. Die Hohe Spannung hat ja Vorteile bezüglich der max. übertragbaren Leistung.

    Wichtig ist, dass man den Eingangsspannungsbreich der angelschl. Module beachtet. Da ja Spannungen >30V meist vom Netzteil / Spannungsregler her teurer werden. Evtl. 2 Level definieren: 1. <24V (max. 30V), 2. bis 60V. 30V kann ja jeder billige 78xx vertragen. 60V dagegen nicht.

    Wir haben vor ca. 14 Jahren den CAN-Bus zur Vernetzung von ca. 30 (-max. 200) autonomen, selbstlenkenden und fahrenden Schienenfahrzeugen (eher schon Bots, Zuladung 20kg, vmax 1m/s) in einer Montageautomationsanlage verwendet, zusätzlich E/A Module, Textanzeigen, PC.

    Dort war der CAN-Bus auf Schleifleitern, zusammen mit 24 oder 48V (max. 25A) auf den Nachbarschienen. Wir haben den CAN problemlos über gut 50-100m Schiene und noch etliche m Kabel geführt @100kBit/s.
    Die Schienen waren alle als Strang geschaltet, und ordentlich mit Abschlusswiderständen versehen. Die Schleifer waren 2-fach redundant ausgeführt und zusammen mit unserer eigenen zusätzlichen Sicherungsebene war die Kommunikation zuverlässig und und effizient möglich.

    Ich bin absoluter Fan des CAN-Bus.

    Auf den abgeschirmten Leitungen haben wir mit 500kBit gearbeitet, ebenfalls zig m weit..

    Gruß Sigo

  9. #9
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    Zitat Zitat von Volker-01
    Die Idee, den Stecker verpolungssicher zu machen hatte ich auch schon, jedoch sollte dies gerade durcch die Mechanische Auslegung schon der Fall sein. Den kann man nämlich nicht falsch herum einstecken.

    Die Datenleitungen müsssten nicht unbeding verschoben werden. Denen macht das nix aus, wenn die auf Masse kurzgeschlossen werden. Man müßte eher auf die 5V von Pin 5 sowie, wie du schon sagtest, auf die 51,8V acht geben, wenn man den Stecker Verpolungssicher auslegen will.
    sehe ich auch so.

    Sigo

  10. #10
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    Danke Sigo,

    Wegen dem 9Pol-Sub-D hab ich mir auch schon mal gedanken gemacht. Da wollte ich aber sinnvoller weise auf den CiA-DS102-1 Standard zurückgreifen, welcher folgende Belegung vorsieht:

    1 -
    2 CAN-L
    3 CAN-GND
    4 -
    5 CAN-SHIELD
    6 GND
    7 CAN-H
    8 -
    9 CAN-V+ (üblicher weise 12V)

    Hätte den Vorteil, das die Pinbelegung soweit mir bekannt mit den meisten Debug-Tools übereinstimmt und daher mit 1:1-Kabeln angeschlossen werden könnten. Wegfallen lassen würde ich in diesem Fall die GPIO /!StdBy - Leitung, da diese bei den meisten käuflich zu erwerbenden Geräten sowieso nicht vorhanden wäre.

    Die Idee die Geräte in zwei Klassen zu unterteilen für z.B. 0...30V und 30...60V finde ich auch nicht schlecht. Aber ich glaube man sollte dann irgend wie die Steckerbelegung der beiden Geräte anpassen. Und zwar dahingehend, das ein 30V-Gerät am 60V-Bus einfach nicht funktioniert und wenigstens nicht kaputt geht. Nur das würde soweit ich das gerade sehe bedeuten, das die 10 Pins nicht ausreichen würden. Oder fällt dir da noch eine Lösung ein ?

    Gruß, Volker

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