CN101388822B - 一种can总线自动换极装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CAN总线自动换极装置及其方法，装置包括CAN总线验证信号发射器以及多个CAN节点，各节点中，总线经过换极器后与CAN总线收发器连接，换极器的控制端与微处理器相连接。所述换极器的电路中还串联有一信号灯，以监控CAN节点某处的连接情况。CAN总线验证信号发射器不断发射验证信号，当有CAN节点接入总线后，微处理器对总线信号与验证信号进行分析：若信号相同，则接线的极性连接正确，若信号相反，则将输入信号的极性反置。本发明能自动把接线的极性调节成与总线的极性一致，减少接线工作所费的时间，实现即插即用，可同时同步在多节点安装或拆卸CAN节点设备，结构简单，成本低廉，还能检验出接线柱接触不良的情况。

Description

一种CAN总线自动换极装置及其方法

技术领域

本发明涉及CAN总线通讯的技术领域，具体地说是一种CAN总线自动换极装置及其方法。

背景技术

控制器局部网络CAN(Controller Area Network)总线属于现场总线的范畴，它是为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。CAN总线具有高的实时性和可靠性，在工业现场已经得到了广泛的使用。是一种架构开放、广播式的新一代网络通信技术。CAN总线系统采用直接连接的方式，不仅提供了设备级故障诊断方法，而且提高了通信效率和设备的互换性。CAN是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。这种通信网络的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。但由于CAN所应用的控制网络结构的不断复杂化和系统规模的上升。

CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。是目前唯一有国际标准的现场总线，可实现全分布式多机系统，采用非破坏性总线仲裁技术，可满足不同的实时要求，通信距离最远可达10km(传输率为5kb/s)，通讯速率最高可达1Mb/s(传输距离为40m)；节点数可达110个，传输介质为双绞线或光纤，报文采用短帧结构，带有CRC校验以及其他检错措施，使得数据出错率极低，可靠性极高。CAN总线以其卓越的特性，低廉的价格，极高的可靠性和灵活的结构，已被公认为最有前途的现场总线之一。

传统的CAN总线接线时需要区分极性，存在着总线接线的复杂、费时等缺点(如图1所示)。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现CAN总线无极性化的CAN总线自动换极装置及其方法，可实现接线时不需费时费力分辨其总线端高、低电平接线的顺序，而且不影响节点的通信功能，解决了传统的CAN总线接线时需要区分极性，总线接线费时等问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种CAN总线自动换极装置，包括连接在CAN总线高低电平信号线上的多个CAN节点，其特征在于：CAN总线上还连接有一CAN总线验证信号发射器，所述的CAN节点包括通过电信号连接的CAN总线收发器和微处理器，以及换极器；CAN总线经过换极器后与CAN总线收发器连接，换极器的控制端与微处理器相连接。

所述的换极器由一换极交叉开关以及驱动该开关的继电器构成，继电器由微处理器输出的控制信号驱动。

所述的换极器在收到CAN总线验证信号发射器的验证信号时，会有正确和极性相反的情况。当CAN总线收发器接受的信号经微处理器MPU分析，与CAN总线验证信号发射器所发的验证信号相同时，说明接线的极性连接正确，换极器不采取动作；当CAN总线收发器接受的信号经微处理器MPU分析与CAN总线验证信号发射器所发的验证信号相反时，说明接线的极性连接相反，微处理器MPU则给换极器一个变极信号，换极交叉开关就把接线的极性交换过来；达到在CAN总线的节点在接入CAN总线时自动把接线的极性调节成与总线的极性一致的目的。

所述的继电器的电路中还串联有一信号灯，当信号灯多次闪烁则可以判断CAN节点某处连接处接触不良需要重新连接。

一种CAN总线自动换极的方法，其特征在于：于CAN总线上设置一CAN总线验证信号发射器，该发射器不断发射验证信号(例如一组数据广播帧)，当有CAN节点接入总线后，CAN总线验证信号发射器发送验证信号至该节点，节点的微处理器对该节点CAN总线收发器所接收的总线信号进行分析：若与CAN总线验证信号发射器所发的验证信号相同时，则接线的极性连接正确，设置于节点接口处的换极器不动作；若信号相反时，则可以判断为接线的极性连接相反，微处理器输出控制信号驱动换极器将输入信号的接线的控制极性反置，以纠正接线的极性。

本发明的有益效果体现在：

1、能自动把接线的极性调节成与总线的极性一致，减少接线工作所费的时间；

2、实现即插即用，可同时同步在多节点安装或拆卸CAN节点设备，不需停电作业；

3、结构简单，成本低廉，即使环境恶劣光线不好，也可以使设备准确连接上和正常工作；

4、能检验出接线柱接触不良的情况。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明中换极器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

如图2所示的一种CAN总线自动换极装置，主要包括CAN总线验证信号发射器1、若干个CAN节点2，它们都通过高低电平信号线连接在CAN总线的高低电平信号线上；其中CAN节点2中包括微处理器(MPU)3、CAN总线收发器4、换极器5，它们通过CAN总线的高低电平信号线连接；所述的换极器5在收到CAN总线验证信号发射器1的验证信号时，会有正确和极性相反的情况。当CAN总线收发器4接受的信号经微处理器(MPU)3分析，与CAN总线验证信号发射器1所发的验证信号相同时，说明接线的极性连接正确，换极器5不采取动作；当CAN总线收发器4接受的信号经微处理器(MPU)3分析与CAN总线验证信号发射器1所发的验证信号相反时，说明接线的极性连接相反，微处理器MPU3则给换极器5一个变极信号，换极交叉开关就把接线的极性交换过来；达到在CAN总线的节点在接入CAN总线时自动把接线的极性调节成与总线的极性一致的目的。

所述的换极器5如图3所示，通过接口8的高低电平信号线有3个节点6(A、B、C)三个点，其中A与C相连，电平信号相同；B独立电平信号与A、C相反。连接时，输出信号线的开关9(K1、K2)分别置在A、B上，当CAN总线收发器4接受的信号经微处理器MPU3分析，与CAN总线验证信号发射器1所发的验证信号相同时，说明接线的极性连接正确，换极器5中的继电器7不采取动作；当CAN总线收发器4接受的信号经微处理器3分析与CAN总线验证信号发射器1所发的验证信号相反时，说明接线的极性连接相反，微处理器3则启动换极器5中的继电器7，把开关K1、K2分别推到节点B、C上，这样连接前信号线上相反的信号极性就被置为极性一致的连接，同时接到CAN接点外的信号灯10闪一次，表示纠正接线极性一次；这样如果信号灯10多次闪烁则可以判断CAN节点某处连接处接触不良需要重新连接。

Claims (4)

1.一种CAN总线自动换极装置，包括连接在CAN总线高低电平信号线上的多个CAN节点，其特征在于：CAN总线上还连接有一CAN总线验证信号发射器，所述的CAN节点包括通过电信号连接的CAN总线收发器和微处理器，以及换极器；CAN总线经过换极器后与CAN总线收发器连接，换极器的控制端与微处理器相连接；CAN总线验证信号发射器不断发射验证信号，当有CAN节点接入CAN总线后，CAN总线验证信号发射器发送验证信号至该节点，CAN节点的微处理器对该节点CAN总线收发器所接收的总线信号进行分析：若与CAN总线验证信号发射器所发的验证信号相同时，则接线的极性连接正确，设置于CAN节点接口处的换极器不动作；若信号相反时，则接线的极性连接相反，微处理器输出控制信号驱动换极器将输入信号的极性反置，以纠正接线的极性。

2.按权利要求1所述的一种CAN总线自动换极装置，其特征在于：所述的换极器由一换极交叉开关以及驱动该开关的继电器构成，继电器由微处理器输出的控制信号驱动。

3.按权利要求2所述的一种CAN总线自动换极装置，其特征在于：所述的继电器的电路中串有一信号灯。

4.一种CAN总线自动换极的方法，其特征在于：于CAN总线上设置一CAN总线验证信号发射器，该发射器不断发射验证信号，当有CAN节点接入CAN总线后，CAN总线验证信号发射器发送验证信号至该节点，CAN节点的微处理器对该节点CAN总线收发器所接收的总线信号进行分析：若与CAN总线验证信号发射器所发的验证信号相同时，则接线的极性连接正确，设置于CAN节点接口处的换极器不动作；若信号相反时，则接线的极性连接相反，微处理器输出控制信号驱动换极器将输入信号的极性反置，以纠正接线的极性。

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