CN102594641A

CN102594641A - Can分支器

Info

Publication number: CN102594641A
Application number: CN2012100241051A
Authority: CN
Inventors: 方启宗; 孙恩涛; 王武; 张常青; 林开伟
Original assignee: Shanghai Step Electric Corp
Current assignee: Shanghai Step Electric Corp
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明公开了一种CAN分支器，包括：分别连接到一路CAN网络的至少两个CAN收发器；数字逻辑控制模块，分别与各个CAN收发器的发送数据输入端和接收数据输出端电连接；用于对各CAN收发器的接收数据输出端的电平信号进行侦测，在侦测到只有其中一个CAN收发器为显性电平信号时，停止侦测，并将该CAN收发器传送来的数据转发到其余的CAN收发器；待该CAN收发器由显性电平信号变为隐性电平信号时，又开始对各CAN收发器的接收数据输出端的电平信号进行侦测；电源模块，用于向数字逻辑控制模块及至少两个CAN收发器供电。采用本发明，能够增加CAN总线的节点数、延长CAN总线的通信距离但又不影响原有CAN总线的拓扑结构。

Description

CAN分支器

技术领域

本发明涉及CAN总线的通信设备。

背景技术

CAN总线受到CAN网络拓扑结构的限制，当CAN网络节点达到一定数量或通信距离达到一定的数值时，就不能再增加CAN节点。当需要延长CAN总线的通信距离和CAN节点的数目时，就需采用CAN分支器。现有的CAN分支器大多作用于CAN总线的应用层，其是对CAN总线的每帧数据进行存储和转发，程序编写比较复杂，存在较长的延时。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种作用于CAN总线的物理层、能够增加CAN总线的节点数、延长CAN总线的通信距离但又不影响原有CAN总线的拓扑结构的CAN分支器。

本发明所采用的技术方案是：一种CAN分支器，包括：

至少两个CAN收发器，每一CAN收发器用于分别连接到一路CAN网络；

数字逻辑控制模块，分别与各个CAN收发器的发送数据输入端和接收数据输出端电连接；用于对各CAN收发器的接收数据输出端的电平信号进行侦测，在侦测到只有其中一个CAN收发器的接收数据输出端的电平信号为显性电平信号时，停止侦测，并将该CAN收发器传送来的数据转发到其余的CAN收发器；待该CAN收发器的接收数据输出端的电平信号由显性电平信号变为隐性电平信号时，又开始对各CAN收发器的接收数据输出端的电平信号进行侦测；

电源模块，用于向数字逻辑控制模块及至少两个CAN收发器供电。

采用上述技术方案后，使得本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的CAN分支器只对各个CAN收发器所采集的信号进行简单的逻辑判断，不需对各帧数据进行任何复杂处理，能在不改变原有CAN总线的网络拓扑结构的情况下达到延长CAN总线的传输距离和增加CAN总线的节点数目的目的；

2、由于数字逻辑控制模块的响应时间很快，其用于采集和判断信号所耗费的时间相对于频率不超过1MHz的CAN总线来说可以忽略不计；

3、保证同一CAN网络的节点处于同一优先级地位，保证每个CAN节点能收发畅通无阻。数字逻辑控制模块能保证对各CAN收发器的数据进行同时操作，并将一CAN收发器的数据无任何延时、任何衰减的转发给其余CAN收发器；

4、数字逻辑控制模块能对各CAN收发器上的数据进行无间断扫描，保证不遗漏任何一帧数据；

5、数字逻辑控制模块能做到高集成度低功耗，在同一设备上能做到集成多个CAN收发器；

6、通过本发明可将原有的非终端节点作为终端节点接入总线，减少了非终端节点的接入，增强了总线可靠性；在不增加负载的情况下多接入多路节点，并不改变总线型拓扑结构。

附图说明

图1是本发明CAN分支器一个实施例的原理框图。

图2示出了本发明数字逻辑控制模块工作流程的一个实施例。

图3是根据本发明一实施例的数字逻辑控制模块的原理框图。

图4是现有的一种CAN总线拓扑结构的示例。

图5是将本发明的CAN分支器应用于图4的CAN总线后的示意图。

图6是本发明的CAN分支器的又一应用示例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

请参考图1。本发明的一种CAN分支器包括数字逻辑控制模块1、至少两个CAN收发器、电源模块3、复位电路4和状态指示灯5。图1仅以四个CAN收发器21、22、23和24举例说明，然而其数量可以根据实际使用的需要、数字逻辑控制模块1以及I/O资源进行灵活配置，如也可以设为两个、三个、五个、六个等等。每一CAN收发器分别连接到一路CAN网络。在图1中，CAN收发器21、CAN收发器22、CAN收发器23和CAN收发器24的CANH端和CANL端分别连接至CAN总线1、CAN总线2、CAN总线3和CAN总线4。

数字逻辑控制模块1分别与各个CAN收发器的发送数据输入端TXD和接收数据输出端RXD电连接。数字逻辑控制模块1上设有多个TXD和RXD引脚，数字逻辑控制模块1的TXD1脚与CAN收发器21的发送数据输入端TXD1电连接，RXD1脚与CAN收发器21的接收数据输出端RXD1电连接，依此类推。数字逻辑控制模块1对各CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号进行侦测，在侦测到只有其中一个CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号为显性电平信号时，停止侦测，并将该CAN收发器传送来的数据转发到其余的CAN收发器；待该CAN收发器的接收数据输出端的电平信号由显性电平信号变为隐性电平信号时，又开始对各CAN收发器的发送数据输入端和接收数据输出端的电平信号进行侦测。

上述的显性电平信号和隐性电平信号是由CAN通信协议本身决定的，CAN信号使用差分电压传送。静态时CAN收发器的CANH端和CANL端均为2.5V左右，此时的状态表示为逻辑“1”，称为“隐性”，即为隐性电平信号；当CANH=3.5V，CANL=1.5V ，两者差值是2V，此时的状态表示为逻辑“0”，称为“显性”，即为显性电平信号。当CANH和CANL是显性电平信号时，CAN收发器的接收数据输出端RXD输出的也是显性电平信号。当CAN总线处于空闲状态时呈隐性电平，此时任何节点都可以向CAN总线发送显性电平作为帧的开始。

图2示出了数字逻辑控制模块1工作流程的一个实施例。如图所示，数字逻辑控制模块1在刚上电时对各项参数先进行初始化。初始化完毕后，数字逻辑控制模块1开始对各CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号进行侦测（步骤S11）。如果各个CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号为隐性电平信号，或者，同时侦测到几路CAN收发器的接收数据输出端的电平信号为显性电平信号，均视为无效信号。若侦测到只有其中一个CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号为显性电平信号(步骤S12),则数字逻辑控制模块1停止侦测，该信号有效的CAN收发器的发送数据输入端TXD停止接收数据，数字逻辑控制模块1将该信号有效的CAN收发器的接收数据输出端RXD传送来的数据转发到其余的CAN收发器的发送数据输入端TXD（步骤S13）。该信号有效的CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号由显性电平信号变为隐性电平信号时，数字逻辑控制模块1停止数据转发，又继续对各CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号进行侦测（步骤S14）。如此循环，完成一帧帧CAN数据的转发。

以图1所给出的实施例举例说明，如果数字逻辑控制模块1侦测到四个CAN收发器中只有CAN收发器21的接收数据输出端RXD1的电平信号为显性电平信号,则数字逻辑控制模块1停止侦测，CAN收发器21的发送数据输入端TXD1停止接收数据，数字逻辑控制模块1将CAN收发器21的接收数据输出端RXD1传送来的数据转发到CAN收发器22、23和24的发送数据输入端TXD2、TXD3和TXD4。当CAN收发器21的接收数据输出端RXD1的电平信号由显性电平信号变为隐性电平信号时，数字逻辑控制模块1停止数据转发，又继续对CAN收发器21、22、23和24的接收数据输出端RXD的电平信号进行侦测。

电源模块3用于将输入电压转换成数字逻辑控制模块1和CAN收发器所需的工作电压，向数字逻辑控制模块1及各CAN收发器供电。复位电路4的输出端与数字逻辑控制模块1电连接，用于在数字逻辑控制模块1的电压低于阈值电平时复位该数字逻辑控制模块1。状态指示灯5的输入端与数字逻辑控制模块1电连接，用于指示各个CAN收发器的工作状态，从而便于操作人员的观察。

图3示出了根据本发明一实施例的本发明数字逻辑控制模块1的原理框图。数字逻辑控制模块1包括侦测单元11、判断单元12、控制单元13和传输单元14。

其中，侦测单元11用于对各CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号进行侦测。判断单元12用于判断侦测单元11所侦测到的各个CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号的有效性，并将判断结果发送给控制单元13,控制单元13根据该判断结果控制侦测单元11和传输单元12的工作。若各CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号均为隐性电平信号或者有多于一个的CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号为显性电平信号，则判断不能转发数据；若只有一个CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号为显性电平信号，则判断可以转发数据；若该信号有效的CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号由显性电平信号变为隐性电平信号时，则判断转发应停止。控制单元13在判断单元12判断可以转发数据时，命令侦测单元11停止侦测，并命令传输单元14将信号有效的CAN收发器传送来的数据转发到其余几个CAN收发器；在判断单元12判断转发应停止时，命令传输单元14停止传输，并命令侦测单元11对各CAN收发器的接收数据输出端RXD的电平信号进行侦测。

本发明的CAN分支器只能在终端节点上拓展，不能在非终端节点上拓展，否则会改变总线结构。在本发明CAN分支器的每一个CAN收发器上均集成有各自的终端电阻，这样只要是与CAN收发器相连的节点均是终端节点。（CAN总线中直线拓扑结构距离最远的两个端点称为终端节点，该两个节点上有加终端电阻；其他节点称为非终端节点。）图4是现有的一种CAN总线拓扑结构的示例，图5是图4的CAN总线在利用本发明的CAN分支器进行节点扩展之后的示意图。在CAN分支器新接入了扩展节点1和扩展节点2，新增的节点不增加CAN总线的负载。在另一种实施方式中，可将图4中的节点1、2、3在图5中移至CAN分支器的其他三路CAN总线，组成新的CAN总线结构；这样，图4中原有的2个非终端节点（节点2、节点3）成为终端节点，从而了减少非终端节点的接入，增强了总线可靠性。

图5的CAN总线拓展接法还可以拓展为图6的接法，如图6所示，例如，在本发明的CAN分支器100与节点N+2组成的新的总线拓扑结构中接入多个非终端节点,如此增加节点不仅没有增加原有CAN总线的负载，并且不改变原有总线的拓扑结构。

Claims

1.一种CAN分支器，其特征在于，包括：

电源模块，用于向所述数字逻辑控制模块及所述至少两个CAN收发器供电。

2.如权利要求1所述的CAN分支器，其特征在于，所述的数字逻辑控制模块包括：侦测单元、判断单元、控制单元和传输单元；其中：

所述的侦测单元用于对各CAN收发器的接收数据输出端的电平信号进行侦测；

所述的判断单元用于判断侦测单元所侦测到的各个CAN收发器的接收数据输出端的电平信号的有效性，并将判断结果发送给所述的控制单元；若各CAN收发器的接收数据输出端的电平信号均为隐性电平信号或者有多于一个的CAN收发器的接收数据输出端的电平信号为显性电平信号，则判断不能转发数据；若只有一个CAN收发器的接收数据输出端的电平信号为显性电平信号，则判断可以转发数据；若该信号有效的CAN收发器的接收数据输出端的电平信号由显性电平信号变为隐性电平信号时，则判断转发应停止；

控制单元，在判断单元判断可以转发数据时，命令所述侦测单元停止侦测，并命令所述传输单元将信号有效的CAN收发器传送来的数据转发到其余几个CAN收发器；在判断单元判断转发应停止时，命令所述传输单元停止传输，并命令所述侦测单元对各CAN收发器的接收数据输出端的电平信号进行侦测。

3.如权利要求1所述的CAN分支器，其特征在于，所述CAN分支器还包括一复位电路，该复位电路的输出端与所述数字逻辑控制模块电连接，用于在所述数字逻辑控制模块的电压低于阈值电平时复位该数字逻辑控制模块。

4.如权利要求1所述的CAN分支器，其特征在于，所述CAN分支器还包括状态指示灯，该状态指示灯的输入端与所述数字逻辑控制模块电连接，用于指示各个CAN收发器的工作状态。