CN102490669A - 汽车can总线适配电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车CAN总线适配电路及方法，所述电路包括差分信号处理电路，将CAN网络信号进行试验匹配以及滤波处理；以及CAN信号适配电路，收发差分信号处理电路滤波后的差分信号，以对总线提供差动发送能力并向MCU提供差动接收能力；以及信号隔离电路，将CAN信号适配电路的信号转换成和MCU同电势的串行信号，并输出到MCU的CAN通信接口。本发明的电路具备成本低，抗干扰能力强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车通信网络领域，特别涉及一种汽车CAN总线适配电路及方法。
背景技术
通过汽车总线对汽车进行控制是汽车电子技术的发展趋势。汽车总网络应用于整车的控制系统、信息系统、驾驶系统和传感执行系统，完成对汽车各类传感器、控制器与执行器的通信和动作，实现对整车电控系统的分布式控制。目前，汽车整车通信网络一般由CAN总线或者LIN总线构成；LIN总线和CAN总线相比，通信速率更低，抗干扰性能较差，故整车上使用CAN总线的情况更多，整车网络一般是由CAN总线网络构成。
目前国内汽车上的控制器一般是购买的国外的产品，自主研发控制器还处于起步阶段，自主设计的各种电路都还不够成熟。因此，采用国外的CAN总线电路具有成本高的缺陷。然而，虽然国外的CAN总线电路能解决LIN总线的抗干扰问题，但其仍具备隔离性能差、抗干扰能力弱的缺陷，因此，有必要对其进行改造，以适用目前汽车上通信网络的使用需求。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种CAN总线适配电路及方法，本发明具备成本低，抗干扰能力强的特点。
实现上述目的的技术方案如下：
汽车CAN总线适配方法，包括以下步骤：
步骤1，CAN网络信号通过差分信号处理电路进行试验匹配以及滤波处理；
步骤2，由CAN信号适配电路对步骤1得到的差分信号进行处理，向总线提供差动发送能力并向MCU提供差动接收能力；
步骤3，由信号隔离电路将CAN信号适配电路输出的信号，转换成和MCU同电势的串行信号，并输出到MCU的CAN通信接口。
汽车CAN总线适配电路，包括差分信号处理电路，将CAN网络信号进行试验匹配以及滤波处理；以及
CAN信号适配电路，收发差分信号处理电路滤波后的差分信号，以对总线提供差动发送能力并向MCU提供差动接收能力；以及
信号隔离电路，将CAN信号适配电路的信号转换成和MCU同电势的串行信号，并输出到MCU的CAN通信接口。
采用了上述方案，通过差分信号处理电路对CAN网络信号进行匹配和滤波处理，减少了信号的反射和振荡，确保通信的准确性和可靠性。CAN信号适配电路对得到的串行信号具有较好的隔离性能。通过信号隔离电路的作用，进一步减小外部干扰对其他信号的影响。本发明的适配电路在许多汽车控制器上经过实验并得到了验证，能够满足《SJ-DQ-16-2009电磁部件电磁兼容测试规范》、《SY-DQ-39汽车电器部件环境条件和试验规范》的要求，具有一定的推广性。
综上所述，由于本发明只由几个简单的元器件构成，相对进口的国外产品，具有成本低的优点。另外，在抗干扰能力方面也得到了大幅度的提升。
附图说明
图1为本发明的电路方框图；
图2为图1的电路原理图；
图3为差分信号处理电路的另一实施方式图。
具体实施方式
参照图1和图2，本发明的汽车CAN总线适配电路，由差分信号处理电路，CAN信号适配电路，信号隔离电路，隔离电源组成。下面对每部分以及它们之间的相互关系进行详细说明：
差分信号处理电路将CAN网络信号进行试验匹配以及滤波处理。差分信号处理电路包括匹配电阻，该匹配电阻R104用于匹配CAN网络信号和传输线之间的阻抗，减少反射，避免振荡，防止过冲；以及共模电感L32，用于消除CAN网络上的共模干扰，确保通信的准确性和可靠性；以及瞬态尖峰电压抑制器F5，用于抑制CAN网络出现的瞬态脉冲高压，确保适配电路的安全性，瞬态尖峰电压抑制器F5由两个稳压二极管组成。差分信号处理电路还可以采用如图3所示的电路，其中电阻R1、电阻R2和电容C1组成，其中电阻R1和电阻R2的一端串联，电阻R1的另一端接收CAN网络信号，电阻R2的另一端也接收CAN网络信号，电容C1的一端连接在电阻R1和电阻R2的结点处，电容C1的另一端接地。
CAN信号适配电路D9收发差分信号处理电路滤波后的差分信号，以对总线提供差动发送能力并向MCU提供差动接收能力。CAN信号适配电路为PCA82C250或者JA1050型芯片，本发明优选为PCA82C250型芯片，通过CAN信号适配电路实现CAN信号适配功能，该CAN信号适配电路属于高速CAN信号适配芯片，具备±2000V的静电等级，最高通信速率可以达到1 Mbaud。相比于另一种CAN信号适配电路JA1050型芯片，本发明使用的PCA82C250型芯片在适配速率相同的情况下，能适应更宽的供电范围，使得该电路的实用性更强。
信号隔离电路将CAN信号适配电路的信号转换成和MCU同电势的串行信号，并输出到MCU的CAN通信接口。通过信号隔离电路D8实现信号隔离功能，该电路能转换两种不同电势对应的串行信号，进一步减小外部干扰对板内其他信号的影响。
隔离电源对CAN信号适配电路以及信号隔离电路进行供电，隔离电源输出5V的直流电供给CAN信号适配电路以及信号隔离电路使用。CAN信号适配电路D9采用的是隔离电源，故CAN信号适配电路转换出来的串行信号具有较好的隔离性能。
本发明还提出了汽车CAN总线适配方法，通过以下步骤实现：
步骤1，CAN网络信号通过差分信号处理电路进行试验匹配以及滤波处理；在进行试验匹配以及滤波处理之前，采用一个瞬态尖峰电压抑制器抑制CAN网络信号上出现的瞬态脉冲高压。步骤1中的试验匹配是对CAN网络信号和传输线之间的阻抗进行匹配，滤波处理是对CAN网络信号进行共模干扰消除。
步骤2，由CAN信号适配电路对步骤1得到的差分信号进行处理，向总线提供差动发送能力并向MCU提供差动接收能力；
步骤3，由信号隔离电路将CAN信号适配电路输出的信号，转换成和MCU同电势的串行信号，并输出到MCU的CAN通信接口。
Claims (9)
1.一种汽车CAN总线适配方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，CAN网络信号通过差分信号处理电路进行试验匹配以及滤波处理；
步骤2，由CAN信号适配电路对步骤1得到的差分信号进行处理，向总线提供差动发送能力并向MCU提供差动接收能力；
步骤3，由信号隔离电路将CAN信号适配电路输出的信号，转换成和MCU同电势的串行信号，并输出到MCU的CAN通信接口。
2.根据权利要求1所述的汽车CAN总线适配方法，其特征在于，步骤1中的试验匹配是对CAN网络信号和传输线之间的阻抗进行匹配，滤波处理是对CAN网络信号进行共模干扰消除。
3.根据权利要求1或2所述的汽车CAN总线适配方法，其特征在于，在进行试验匹配以及滤波处理之前，采用一个瞬态尖峰电压抑制器抑制CAN网络信号上出现的瞬态脉冲高压。
4.一种汽车CAN总线适配电路，其特征在于，包括差分信号处理电路，将CAN网络信号进行试验匹配以及滤波处理；以及
CAN信号适配电路，收发差分信号处理电路滤波后的差分信号，以对总线提供差动发送能力并向MCU提供差动接收能力；以及
信号隔离电路，将CAN信号适配电路的信号转换成和MCU同电势的串行信号，并输出到MCU的CAN通信接口。
5.根据权利要求4所述的汽车CAN总线适配电路，其特征在于，所述CAN总线适配电路还包括一个隔离电源，该隔离电源对CAN信号适配电路以及信号隔离电路进行供电。
6.根据权利要求4或5所述的汽车CAN总线适配电路，其特征在于，所述差分信号处理电路包括匹配电阻，该匹配电阻用于匹配CAN网络信号和传输线之间的阻抗；以及
共模电感，用于消除CAN网络信号上的共模干扰。
7.根据权利要求6所述的汽车CAN总线适配电路，其特征在于，差分信号处理电路还包括一个瞬态尖峰电压抑制器、用于抑制CAN网络出现的瞬态脉冲高压。
8.根据权利要求4所述的汽车CAN总线适配电路，其特征在于，CAN信号适配电路为PCA82C250或者JA1050型芯片。
9.根据权利要求4所述的汽车CAN总线适配电路，其特征在于，所述差分信号处理电路包括第一匹配电阻、第二匹配电阻以及滤波电容，第一匹配电阻和第二匹配电阻的一端串联，第一匹配电阻的另一端接收CAN网络信号，第一匹配电阻的另一端也接收CAN网络信号，滤波电容的一端连接在电阻和电阻的结点处，电容的另一端接地。
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