Pierwszym problemem będzie więc to, że musisz poprowadzić ten długi kabel! Kawałek drutu o długości 1 km to po prostu duże obciążenie, a wyjście mikrokontrolera będzie miało trudności ze zmianą napięcia na nim niezawodnie.

Pomyśl o tym, że drut przechodzi przez swoje otoczenie jako kondensator przewodu do masy. Potrzebujesz więc silnego sterownika output.

Chcesz, aby napędzało obciążenie końcowe w odbiorniku, które jest stosunkowo silne (więc może 75 Ω do 120 Ω lub coś w tym rodzaju).

Będziesz potrzebował odpowiedniego filtrowania w odbiorniku, aby wyodrębnić oryginalny zegar.

Potrzebujesz okablowania, które jest nieco ekranowane, aby nie odbierać 1000 m odbioru anteny radiowej.

z wieloma podłączonymi węzłami

Oznacza to, że te wiele węzłów potrzebuje własnego odbiornika. Nie można umieścić silnego terminatora w każdym z nich (obciążenie sterownika byłoby ogromne), ale jeśli tego nie zrobisz, będziesz miał straszne problemy z jakością sygnału w tych węzłach.

Dla mnie brzmi to tak, jakbyś naprawdę chciał zbudować autobus wielopunktowy ... jak CAN!

Albo chciałbyś odebrać, zregenerować (Schmitt-Trigger?) i ponownie wysłać zegar w każdym węźle - łącząc je łańcuchowo zamiast używać liniowej magistrali.

będzie przebiegał do 1000 m

Uh, to naprawdę jest na krawędzi tego, co nadal obsługuje CAN, przy absurdalnie niskich szybkościach transmisji (i nie wszystkie urządzenia obsługują najniższą szybkość CAN, IIRC; sprawdź to zanim źle zainwestujesz!)

Zauważ również, że przy tej długości naprawdę chciałbyś, aby magistrala CAN przebiegała po ekranowanej skrętce lub kablu koncentrycznym. Okablowanie Ethernet jest tanie i można je kupić na szpulach.

Biorąc pod uwagę Twój oddzielny zegar: masz już CAN; jest dość wątpliwe, że musiałbyś mieć oddzielną linię zegara 1 kHz wzdłuż tego: masz sposób komunikowania się między węzłami w sposób, który jest o wiele dokładniejszy w czasie niż okres 1 kHz, więc po prostu dodaj magistralę CAN mikrokontroler do każdego węzła i dodać moduł główny, który regularnie informuje, ile cykli 1 kHz minęło od ostatniego taktowania komunikatu CAN - mikrokontrolery mogą następnie ustawić wewnętrzny licznik i wygenerować lokalnie zdyscyplinowany centralnie 1 kHz.

To oszczędza okablowanie i daje coś, co działa zdalnie, jeśli (i tylko wtedy) twoja magistrala CAN działa niezawodnie.

Inne opcje obejmują dodanie samodzielnie zaprojektowanych obserwatorów z zegarem bitowym, którzy po prostu obserwują transmisje od twojego mastera, aby dowiedzieć się, jakiego zegara bitowego używa i użyć go do lokalnego generowania 1 kHz.

Magistrala o długości 1000 mz dodatkową funkcją taktowania brzmi, jakby znajdowała się na samym skraju tego, co należy robić z pojedynczą magistralą CAN. Zalecałbym podzielenie tego autobusu na segmenty, jeśli jest to wykonalne architektonicznie. (Segmentacja zwiększa złożoność, ale lokalizuje błędy i często ułatwia debugowanie).

Przy bardzo niskich szybkościach transmisji, na które pozwala tak długa magistrala CAN, równie dobrze możesz po prostu przejść do łączności bezprzewodowej i pozbyć się całego okablowania. To wszystko jest kompromisem między kosztami okablowania a sprzętem i jest ograniczone przez niezawodność, której potrzebujesz (wskazówka profesjonalisty: w rzeczywistości podaj liczby - nawet przewodowa magistrala nie jest pozbawiona szumów i BĘDZIESZ musiał pomyśleć o tym, co stanie się z twoim systemem Pakiety magistrali CAN ulegają uszkodzeniu w toku).

Osobiście: nie próbowałbym budować własnego systemu autobusowego. W przypadku długodystansowych, dużej liczby węzłów, ludzie używają magistrali polowych zoptymalizowanych pod kątem przypadków użycia, takich jak PROFIBUS lub EtherCAT, lub po prostu: zwykły Ethernet! Możesz segmentować Ethernet za pomocą tanich przełączników Ethernet, możesz, ale nie musisz, uruchamiać protokoły zabezpieczające przed utratą, takie jak TCP / IP, na wierzchu, okablowanie ze złączami jest super tanie, dobrze przetestowane.

Wygląda na to, że Twoje aplikacje koordynują czasy MCU: To zdecydowanie bardziej zadanie dla okresowych komunikatów CAN niż zegar 1 kHz.Jeśli potrzebujesz dokładności, możesz przyjrzeć się protokołom internetowym, takim jak NTP, i pomyśleć o tym, jak dostosować je do systemu CAN (sztuczka polega na tym, że raz na jakiś czas dwukierunkowa wymiana danych w obie strony).

Naprawdę musisz się mocno zastanowić, co tak naprawdę rozumiesz przez „jednoczesne”.

Na rozpiętości 1000 metrów koncepcja nie obejmuje reżimu sub-ns.Do licha, pokonanie tej odległości wymagałoby impulsu światła dłuższego niż 3000 ns, a impuls elektryczny ponad 5000 ns przez idealną linię transmisyjną.Twój nieekranowany przewód będzie jeszcze wolniejszy z powodu opóźnień R-C spowodowanych ładowaniem wszystkich węzłów po drodze.

Korzystanie z odbiorników GPS w każdym węźle sprowadziłoby Cię przynajmniej do zasięgu dziesiątek ns.

Czy rozważałeś wysłanie fali sinusoidalnej i użycie komparatora na końcu odbiorczym do zrekonstruowania fali prostokątnej?

na 1 km nie pozostanie dużo fali prostokątnej, ponieważ wszystkie składowe o wyższej częstotliwości będą tłumione z powodu linii transmisyjnej

Jeśli masz dostępne okablowanie typu skrętka, możesz po prostu użyć transceiverów CAN (uwaga na funkcję timeout) lub transceiverów RS-485 dla sygnału.Z pewnością dodadzą pewne opóźnienie propagacji, ale powinno to zostać naprawione.

Cóż, 1000 m to dość duża odległość, która zapewnia znaczną pojemność i indukcyjność przewodów oprócz impedancji.Jeśli zastosujesz sygnał kwadratowy 1 kHz na jednym końcu, sygnał na drugim końcu w ogóle nie będzie wyglądał jak impuls kwadratowy.

To czysta fizyka - weź impedancję, pojemność, indukcyjność kabla na metr i pomnóż przez długość kabla.

Istnieje wiele metod rozwiązania części problemu, ale zwykle zwiększa to koszt projektu.

Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się nad rozwiązaniem transmisji sygnału światłowodowego?

Nie jest zbyt wrażliwy na zakłócenia radiowe, nie ma wpływu na indukcyjność / pojemność, a propagacja sygnału jest bliska 300 000 km / sek.Oczywiście nie da się uniknąć tłumienia sygnału na takiej odległości.

Ten sygnał zegarowy IMO jest potrzebny do wszystkiego.Po prostu nadawaj okresowo wiadomość CAN z aktualnym znacznikiem czasu.Zsynchronizuje węzły i będzie źródłem danych kalibracji zegarów wewnętrznych

Pamiętaj, że węzły nie będą idealnie zsynchronizowane (nawet jeśli masz sygnał zegara), ponieważ sygnał będzie podróżował między najdalszymi węzłami> 3usek