描述

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帶 Atmega8a/168/328 的 CAN 繼電器模塊

作者：makeriot2020

2022 年 3 月 22 日 Arduino、CAN-BUS、物聯網、SPI

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CAN-Bus 允許我們在一條總線上添加很多設備（理論上最多 127 個，實際限制在 110 個左右）。決定使用 CAN-BUS 在我的 LoRa-CAN 模塊和我正在進行的農場遙測系統中的遠程節點之間進行通信是合乎邏輯的。在之前的項目中，我介紹了LoRa-CAN 網關，它將用于發送/接收來自主控制單元SX127x-RA-02-Module 的消息。

今天，我將專注于節點設備的設計，這是一個 Arduino 兼容板，內置 CAN 控制器和收發器（MCP2515 和 TJA1050），以及由 LiPo 電池供電的選項（18650 或單 3.7v Lipo cell），由MH-CD42 Module提供充電，類似于上面提到的SX128x項目中使用的那個。通過將跳線 H2 置于 V-REG 位置，該模塊還可以直接從高達 12v 的直流電供電……

如前一個項目所述，MH-CD42 模塊可提供高達 2A 的電流為電池充電，并在直接旁路電路上提供 5V 直流電，以便在電池充電時為電路的其余部分供電。此功能非常適合我的預期用途，因為當離網太陽能逆變器沒有主動為主電池充電并提供 220 伏交流電時，我只需要在夜間使用電池供電。

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PCB 設計得盡可能緊湊，其總占地面積與標準 Arduino UNO 相同。由于空間非常寶貴，并且為了確保在使用電池供電時消耗的額外組件絕對最少，我沒有在板載任何 USB 到串行轉換器。固件可以通過 AVRASp、USBASP、Arduino 作為 ISP 甚至外部 USB 到串行轉換器（前提是您將引導加載程序加載到 Atmega 芯片）上傳。

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ATMEGA 芯片上所有未使用的 GPIO 引腳都分成了接頭，除了 D10（在 MCP2515 CAN 控制器上用作 CE/SS）、連接到 MCP2515 的中斷的 D9 和 D4，用于控制板載繼電器。

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MH-CD42 模塊和 LiPo 或 18650 電池是完全可選的，通過將 H2 跳線移動到上面已經提到的 VREG 位置，設備可以在沒有這些的情況下運行。這會將直流電壓（高達 12v）從直流輸入適配器轉移到內置的 5v LDO 穩壓器，以為設備供電。

如果將 H2 跳線置于 VBAT 位置，則需要安裝 MH-CD42 模塊為 PCB 的其余部分供電，同時保持鋰聚合物電池或 18650 電池充電……

請注意：

使用 MH-CD42 模塊時，通過直流輸入適配器的總直流輸入電壓不應超過 5.5v DC！這是 MH-CD42 模塊的操作參數的限制。不注意這一點會導致 MH-CD42 模塊損壞。

您還可以直接從任何 5v 插頭引腳使用穩壓 5v DC 為模塊供電。請注意，在這種情況下，

1) 電池不會充電。

2) LDO 穩壓器將不工作。

微控制器

該模塊可以使用任何 ATMEGA8a/88/168/328 AVR 微控制器，因為引腳是相同的。我相信這是一個優勢，尤其是在當前的芯片價格下，我對 ATMEGA328P-AU 的最后報價是 69 美元?。。?！相比之下，ATMEGA8a 或 ATMEGA168 的價格為 4 到 5 美元（我們還必須記住，328p 非常有名，因此需求量更大。8a/88 或 168 鮮為人知，少得多內存和閃存區域，因此會更便宜。不過，我在帶有 Mini 內核的 Atmega8a 上的 I2C 有奇怪的問題，以至于 I2C 根本無法工作？

如果您打算在此板上使用 I2C，請從一開始就安裝 328p，省去很多麻煩！

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這是繼電器驅動電路。如您所見，它是光學隔離的，并且低電平有效。這意味著您必須將 D4 拉低才能使繼電器通電。另請注意，雖然繼電器與微控制器光隔離，但線圈不是電隔離的。磁性開關的負載將真正實現電隔離，當然前提是您不會做一些愚蠢的事情，例如將 PCB 的公共地用作繼電器的公共地……

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這是處理器和電源示意圖。該電路基本上是一個標準的 Arduino Nano，在下一個原理圖頁上對 CAN 控制器進行了修改。請注意，MH-CD42 未在示意圖中顯示。VBAT 網絡直接連接到設備上的 VIN 引腳，BAT 網絡連接到電池的正極。來自模塊的 VOUT-5v 直接進入 5v 網絡。所有的理由都是共同的。

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這是 CAN 控制器和收發器電路。MCP2515 通過 D13、D12 和 D11 直接連接到微控制器上的 SPI 總線，其中 D10 作為 CE/SS，D9 作為中斷或 IRQ。需要注意的是，盡管 MCP2515 是支持 3v 的器件，但 TJA1050 Can 收發器僅支持 5v。這會阻止我們在 3v 下運行 PCB，當然，除非我們將 TJA1050 更換為支持 3v 的設備……

代碼

該板已使用Cory J Fowler 的 mcp_can Arduino 庫進行了廣泛測試。它確實工作得很好。

由于我目前正在進行這兩個模塊的最終集成，因此我還沒有準備好發布我的最終代碼，在這篇文章中展示了 CAN-Bus 和 LoRa-to-CAN 網關設備之間的操作。一旦我很高興所有問題都得到明確解決，我將發布我的代碼。

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