基于物理層轉(zhuǎn)發(fā)的CAN總線集線器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)的基于物理層轉(zhuǎn)發(fā)的CAN總線集線器，包括多路CAN總線驅(qū)動(dòng)電路；設(shè)1～n個(gè)數(shù)據(jù)接收端RXD的狀態(tài)分別為…；其特征在于，輸入到1～n個(gè)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD的信號(hào)依次為…+、…+、…、…+；其中，為的鎖存信號(hào)，鎖存信號(hào)由先收到數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)接收端RXD產(chǎn)生；在接收端RXD的狀態(tài)不變時(shí)，其余鎖存信號(hào)始終保持為鎖存時(shí)刻產(chǎn)生的值；n≥2的正整數(shù)。本實(shí)用新型專利技術(shù)摒棄了對(duì)協(xié)議、速率的考慮，無需對(duì)參數(shù)重新設(shè)置，具有即插即用便利性。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種基于物理層轉(zhuǎn)發(fā)的CAN總線集線器，更具體的說，尤其涉及一種的基于物理層轉(zhuǎn)發(fā)的CAN總線集線器。
技術(shù)介紹
CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network)的簡稱，是由德國BOSCH公司開發(fā)了的，并最終成為國際標(biāo)準(zhǔn)(IS011898)。是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。由于 其高性能、高可靠性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、各種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門。其具有如下特點(diǎn)=(I)CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，并且無需站地址等節(jié)點(diǎn)信息。利用這一點(diǎn)可方便的構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。(2)CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同實(shí)時(shí)要求，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)最多也能在很短的時(shí)間內(nèi)得到傳輸。(3)CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)較低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)退出發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可以不受影響的繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間，尤其在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況。(4)CAN只需通過報(bào)文過濾便可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等多種方式傳送數(shù)據(jù)。(5) CAN直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)到IOkm (速率在5kbps以下)，在通信距離為40m以內(nèi)時(shí)，通信速率最高可達(dá)到1Mbps。(6)CAN節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前可達(dá)到110個(gè)，如果需要更多節(jié)點(diǎn)，可以利用中繼器，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加和傳輸距離的延長。(7)采用短幀結(jié)構(gòu)，一次傳送的字節(jié)最多為8個(gè)。傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，具有良好的檢錯(cuò)效果。(8) CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其它校驗(yàn)措施，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率低，同時(shí)降低了應(yīng)用程序的復(fù)雜程度，從而使通信更加可靠。(9) CAN物理層對(duì)傳輸介質(zhì)沒有規(guī)定，通信介質(zhì)可以為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。(IO)CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉節(jié)點(diǎn)輸出功能，以使總線上其它節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。CAN總線是總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用單一信道作為傳輸介質(zhì)，所有節(jié)點(diǎn)通過相應(yīng)硬件接口接至這個(gè)公共信道(總線)上，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，所有其它節(jié)點(diǎn)都能接收。信息到達(dá)節(jié)點(diǎn)后，經(jīng)過地址識(shí)別(過濾)，符合的節(jié)點(diǎn)將信息接收下來。優(yōu)點(diǎn)是所需電纜長度短，工作的可靠性較高，增加和減少節(jié)點(diǎn)都很容易。其也存在諸多缺點(diǎn)，一是布線復(fù)雜，需要從樓層的兩端分別上樓層和下樓層，施工難度大。一般樓宇的上下線路都在豎井中，從其它的位置上下線路是不允許的，因此在實(shí)際的工程施工中，這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)往往十分困難。二是一條總線從頭到尾連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳輸距離長，由于數(shù)據(jù)速率和傳輸距離的互相制約關(guān)系，傳輸速率難以提高。三是節(jié)點(diǎn)為110個(gè)，可能無法滿足需要。四是所有節(jié)點(diǎn)都掛接在總線上，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障可能影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，故障的檢測需要在各節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行，比較困難。為了克服上述問題，一般需要將總線型拓?fù)鋽U(kuò)展成樹形拓?fù)洹湫屯負(fù)涫菑目偩€拓?fù)溲葑兌鴣淼摹臉涓_始，每個(gè)節(jié)點(diǎn)下都可有多個(gè)分支。樹型拓?fù)涞脑S多特點(diǎn)與總線拓?fù)漕愃疲撬墓收媳容^容易隔離和檢查。集線器起到了中繼器延長距離和擴(kuò)充終端數(shù)量的作用，是實(shí)現(xiàn)由總線型拓?fù)湎驑湫瓮負(fù)滢D(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備。集線器作為網(wǎng)絡(luò)中樞連接各類節(jié)點(diǎn)，以形成星型、樹形結(jié)構(gòu)的一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。主要功能是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行再生整形放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時(shí)把所有節(jié)點(diǎn)集中在以它為中心的節(jié)點(diǎn)上，即將一個(gè)總線端口接收到的信號(hào)從其他端口轉(zhuǎn)發(fā)出去，并將其它總線端口返回的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)回原端口。目前市場上常見的CAN總線集線器普遍采用協(xié)議層的轉(zhuǎn)發(fā)方式，一般采用帶雙CAN端口的微控制器或一個(gè)微控制器帶兩個(gè)CAN總線控制器，將一個(gè)端口接收到的數(shù)據(jù)解析后從另一個(gè)端口發(fā)送出去，反向轉(zhuǎn)發(fā)也是如此。這種轉(zhuǎn)發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)是延時(shí)短，通信距離受影響少。但缺點(diǎn)是只能用于固定協(xié)議、固定速率的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，一旦協(xié)議和速率發(fā)生變化，需要對(duì)集線器重新進(jìn)行設(shè)置才能工作，操作復(fù)雜。在端口數(shù)較大時(shí)，電路復(fù)雜，成本高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種的基于物理層轉(zhuǎn)發(fā)的CAN總線集線器。 為了使集線器具有通用性，在使用時(shí)無需對(duì)集線器進(jìn)行各種設(shè)置，就要求轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)不受協(xié)議和速率的影響。最簡單的方法就是從物理層進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，將一個(gè)端口接收到的數(shù)據(jù)原封不動(dòng)地轉(zhuǎn)發(fā)到其它端口，反之亦然。實(shí)現(xiàn)物理層轉(zhuǎn)發(fā)的方法就是將一路CAN總線物理驅(qū)動(dòng)電路控制側(cè)的數(shù)據(jù)接收端RXD接到其它電路的發(fā)送端TXD，其它電路的RXD同樣接本電路的TXD。該路總線接收信號(hào)時(shí)，其RXD收到的數(shù)據(jù)就可以從其它端口的TXD發(fā)送出去；其它路總線接收信號(hào)時(shí)也同樣轉(zhuǎn)發(fā)回本路總線。但對(duì)CAN物理驅(qū)動(dòng)電路(如常用的TJA1050芯片)的分析和實(shí)際測量表明，在控制側(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD發(fā)送一個(gè)信號(hào)后，在往總線側(cè)發(fā)送信號(hào)的同時(shí)，其數(shù)據(jù)接收端RXD在延時(shí)約100 200ns后出現(xiàn)一個(gè)與發(fā)送端完全一致的信號(hào)。如果將一路驅(qū)動(dòng)電路的TXD和RXD分別與二路驅(qū)動(dòng)電路的RXD和TXD直接連接，一路收到總線信號(hào)后在RXD出現(xiàn)數(shù)據(jù)，送到二路電路的TXD發(fā)送，在發(fā)送的同時(shí)，二路的RXD也將出現(xiàn)信號(hào)，又會(huì)返回一路TXD端進(jìn)行發(fā)送。一路收到的信號(hào)又給自己發(fā)送了回來，如此循環(huán)，整個(gè)電路處于自發(fā)自收振蕩狀態(tài)，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正常轉(zhuǎn)發(fā)。從上述分析可以看出，造成自發(fā)自收的原因是TXD信號(hào)會(huì)從RXD上重新出現(xiàn)，如果在接收時(shí)阻斷本路上的TXD信號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)正常的轉(zhuǎn)發(fā)了，這就是我們開發(fā)的CAN總線物理層集線器的基本原理。本技術(shù)的基于物理層轉(zhuǎn)發(fā)的CAN總線集線器，包括用于CAN總線協(xié)議信號(hào)收發(fā)的多路CAN總線驅(qū)動(dòng)電路；設(shè)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)目為η個(gè)，I η個(gè)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)據(jù)接收端RXD的狀態(tài)分別為^…士，并設(shè)不存在兩路總線同一時(shí)刻收到信號(hào)的情形；其特別之處在于，輸入到I η個(gè)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD的信號(hào)依次為·…·(七+4) + ^、W+Ofc+O …(aK+0 + 、— > (^ + ^) ( 2+4)…(A+O + K ;其中，4 為 的鎖存信號(hào)，鎖存信號(hào)由先收到數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)接收端RXD產(chǎn)生；在發(fā)起鎖存信號(hào)的數(shù)據(jù)接收端RXD的狀態(tài)不改變的情況下，其余鎖存信號(hào)的狀態(tài)始終保持為鎖存時(shí)刻產(chǎn)生的值；η彡2的正整數(shù)。CAN總線驅(qū)動(dòng)電路由CAN總線收發(fā)芯片構(gòu)成，端口 RXD和TXD分別為數(shù)據(jù)的輸入端和輸出端。在CAN總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)接收端RXD和數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD端口的狀態(tài)均為“I”電平。假設(shè)I η個(gè)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路中的第m (I彡m彡η)個(gè)驅(qū)動(dòng)電路先收到信號(hào)，此時(shí)第m個(gè)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路的RXD端口就會(huì)由空閑時(shí)的“I”電平變?yōu)椤癘”電平，同時(shí)各個(gè)數(shù)據(jù)接收端RXD的狀態(tài)被鎖存，即其余RXD端口的“I”狀態(tài)被鎖存；此時(shí)^■和4均為“O”,其余的鎖存信號(hào)為“I”,使得只有+ …· (ax+0 +心為輸入信號(hào)的端口 TXD為“1”，其余的均為“0”，即只有第m個(gè)驅(qū)動(dòng)電路處于接收狀態(tài)其余的端口均處于發(fā)送狀態(tài)，直至第m個(gè)驅(qū)動(dòng)電路中RXD接收的信號(hào)發(fā)送完畢。由于在發(fā)起鎖存信號(hào)的數(shù)據(jù)接收端RXD的狀態(tài)不改變的情況下，其余鎖存信號(hào)的狀態(tài)始終保持為鎖存時(shí)刻產(chǎn)生的 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于物理層轉(zhuǎn)發(fā)的CAN總線集線器，包括用于CAN總線協(xié)議信號(hào)收發(fā)的多路CAN總線驅(qū)動(dòng)電路；設(shè)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)目為n個(gè)，1～n個(gè)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)據(jù)接收端RXD的狀態(tài)分別為？…，并設(shè)不存在兩路總線同一時(shí)刻收到信號(hào)的情形；其特征在于，輸入到1～n個(gè)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD的信號(hào)依次為…+、…+、…、…+；其中，為的鎖存信號(hào)，鎖存信號(hào)由先收到數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)接收端RXD產(chǎn)生；在發(fā)起鎖存信號(hào)的數(shù)據(jù)接收端RXD的狀態(tài)不改變的情況下，其余鎖存信號(hào)的狀態(tài)始終保持為鎖存時(shí)刻產(chǎn)生的值；n≥2的正整數(shù)。dest_path_re-dest_path_image002.jpg,dest_path_re-dest_path_image004.jpg,dest_path_re-dest_path_image006.jpg,dest_path_re-dest_path_image008.jpg,dest_path_418392dest_path_image008.jpg,dest_path_re-dest_path_image010.jpg,dest_path_re-dest_path_image012.jpg,dest_path_re-dest_path_image014.jpg,dest_path_460167dest_path_image010.jpg,dest_path_re-dest_path_image016.jpg,dest_path_re-dest_path_image018.jpg,dest_path_426854dest_path_image010.jpg,dest_path_re-dest_path_image020.jpg,dest_path_re-dest_path_image022.jpg,dest_path_884381dest_path_image004.jpg...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃程云，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：黃程云，
類型：實(shí)用新型
國別省市：