CN103067240B - 四路串行总线与四路can总线转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四路串行总线与四路CAN总线转换电路，包括四通道UART串行模块、四通道CAN总线模块、UART逻辑控制单元、CAN逻辑控制单元、主控制器、时钟单元和波特率控制器。可实现四路UART串行数据与四路CAN总线数据间的透明转换，多个通道能够同时进行传输转换，也可以嵌入到具有UART接口或CAN接口的设备中，在不需要改变原有硬件结构的前提下使设备获得CAN－bus或UART通讯接口，实现具有UART设备和CAN－bus网络之间的数据通讯。实现了多路UART与多路CAN总线之间的半导体集成，使总线协议转换模块体积小、成本低、灵活性高，有效降低了数据转换延迟，提高传输速率。

Description

四路串行总线与四路CAN总线转换电路

技术领域

本发明涉及一种四路串行总线与四路CAN总线转换电路，属于电路技术领域。

背景技术

目前市场上的UART串行总线与CAN总线协议转换大都通过模块化组装来实现，并且基本上只是单路UART对单路CAN总线进行转换。这种模块化组装的缺点是电路体积大、成本高、可靠性低、应用不灵活，不能满足多路串行总线与CAN转换的使用需求。

1、如中国专利号为200820174181.X的通用多串行总线转换装置，该装置就是通过微控制器、CAN总线接口单元、RS232及RS485接口单元等元器件组装在一起的，体积庞大，应用不灵活。

2、如浙江力嘉电子科技有限公司的CAN与UART协议转换器模块，它虽有两个通道，向上通道为CAN接口，向下通道为RS232与RS485协议接口，但其也是模块化结构，外形尺寸为16.8cm×11cm×3.7cm。

3、如北京申联机电技术有限公司的CAN转串口协议转换器，它内部集成了1路CAN－bus接口、1路RS232接口，还有个DB9针的管理口，可以利用CAN－bus与RS232进行协议的相互转换，它的外形尺寸为：14cm×12cm×4.5cm。该串行总线与CAN协议转换器也是模块化的结构，体积相当大，应用很不方便。

4、如中国专利号为CN200820188879.7的UART接口转CAN-bus网络模块，虽然已经形成了单片封装，但还是模块化结构，大小也类似于一个DIP28的电路，并且串行接口也只有1路，价格也比较昂贵，不能满足多路串行总线与CAN转换的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种四路串行总线与四路CAN总线转换电路，可以实现多路UART串行总线与多路CAN总线之间的相互转换，能以硬件方式实现透明转换，降低数据转换延迟，延长数据传输距离，提高传输速率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种四路串行总线与四路CAN总线转换电路，其特征是，包括：

四通道UART串行模块；

四通道CAN总线模块；

对UART串行模块进行初始化的UART逻辑控制单元；

对CAN总线模块进行初始化的CAN逻辑控制单元；

与UART逻辑控制单元、CAN逻辑控制单元传递数据的主控制器；

控制UART串行模块串行传输波特率的时钟单元和波特率控制器；

所述UART串行模块包括四个通道的串并转换器和四路FIFO控制器，UART串行模块将串行输入数据送入所述串并转换器进行串－并转换，并将转换的并行数据存入相应的FIFO控制器中，同时通知主控制器将该FIFO控制器中数据送入CAN总线模块，并由CAN逻辑控制单元输出转换结果；

所述CAN总线模块包括四个通道的CAN控制器，每个CAN控制器均含有独立的FIFO控制器，CAN模块接收输入的CAN总线数据，并对输入数据进行解算，将解算结果存入相应通道的FIFO控制器中，同时通知主控制器将该FIFO控制器中的数据送入UART串行模块，通过所述串并转换器对并行数据进行并－串转换，并由UART逻辑控制单元输出转换结果。

所述UART逻辑控制单元包含四个分别控制所述UART串行模块进行四个通道的选择的端口，还包含四个可接收串行数据的端口和四个可输出串行数据的端口。

所述CAN逻辑控制单元包含四个分别控制所述CAN总线模块进行四个通道的选择的端口，还包含四个可接收并行数据的端口和四个可输出并行数据的端口。

所述UART逻辑控制单元具有一SUC端口，由所述SUC端口控制选择对UART串行模块或CAN总线模块初始化。

所述UART串行模块转换完成数据后，由UART逻辑控制单元的端口INTU信号指示转换结果。

本发明所达到的有益效果：

本发明的电路主要实现四路UART串行数据与四路CAN总线数据间的透明转换，多个通道能够同时进行传输转换，也可以嵌入到具有UART接口或CAN接口的设备中，在不需要改变原有硬件结构的前提下使设备获得CAN－bus或UART通讯接口，实现具有UART设备和CAN－bus网络之间的数据通讯。

该电路实现了多路UART与多路CAN总线之间的半导体集成，很好的解决了总线协议转换模块体积大、成本高、灵活性低等问题，而且电路能以硬件方式实现透明转换，有效降低了数据转换延迟，提高传输速率。

附图说明

图1是本发明的电路设计框图；

图2默认情况下UART至CAN转换选择；

图3当S_CAN信号为高电平时的UART至CAN转换选择；

图4默认情况下CAN至UART转换选择；

图5当S_CAN信号为高电平时的CAN至UART转换选择。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

四路串行总线与四路CAN总线转换电路主要是将UART串行总线与CAN总线进行相互转换。电路内部含有四路UART串行通道和四路CAN总线通道，多路UART串行通道可以同时输入串行数据转换成CAN总线协议数据，从四路CAN总线通道中的任意一路或多路输出；同时，四路CAN总线通道也可同时输入CAN－bus总线数据，每个通道转换成相应的UART串行数据，可选择的从四路UART串行通道输出。该电路实现了多路不同总线协议转换的半导体集成，改变了以往模块化组装的缺点，电路具有体积小、可靠性高、应用灵活等特点。

如图1所示，四路串行总线与四路CAN总线转换电路内部主要包括四通道UART串行模块（简称UART模块）、四通道CAN总线模块（简称CAN模块）、UART逻辑控制单元、CAN逻辑控制单元、主控制器、时钟单元和波特率控制器。

UART串行模块包括四个通道的串并转换器和四路FIFO控制器，每个通道均能独立的处理串行数据。当外部有串行数据输入时，UART模块将RXD1～RXD4中的串行输入数据送入串并转换器，进行串－并转换，并将转换的并行数据存入相应的FIFO控制器中，同时通知主控制器将FIFO控制器中数据送入CAN模块，在CAN模块中转换成CAN-bus数据从TX1～TX4端口输出，其中端口CS_U1～CS_U4分别控制UART模块四个通道的选择，端口CS_C1～CS_C4分别控制CAN模块的四个通道。在CAN-bus数据转换完成后，端口INTC信号可以指示转换结果。

CAN模块包括四个通道的CAN控制器，每个CAN控制器均含有独立的FIFO。当外部有CAN-bus总线数据输入时，CAN模块接收RX1～RX4端输入的CAN总线数据，并对输入数据进行解算，将解算结果存入相应通道的FIFO中，同时通知主控制器CAN模块的FIFO中有数据需要转换，主控制器将数据送入UART模块，通过串并转换器对并行数据进行并－串的转换，最终从TXD1～TXD4输出转换结果。同样，端口CS_U1～CS_U4分别控制UART模块四个通道的选择，端口CS_C1～CS_C4分别控制CAN模块的四个通道。在UART串行数据转换完成后，端口INTU信号可以指示转换结果。

时钟单元和波特率控制器主要控制UART模块的串行传输波特率，可以通过AD0～AD7来设置电路传输波特率。

UART逻辑控制单元主要对UART串行通道进行初始化，包括设置串行数据传输波特率、数据字长、校验位、停止位等等。

CAN逻辑控制单元主要对CAN模块进行初始化，包括CAN模式选择、设置时钟分频寄存器、设置验收码寄存器、设计验收屏蔽寄存器、设置总线定时寄存器、设置输出控制寄存器等等。

工作过程：

在接收UART串行数据和CAN总线数据前，首先要进行初始化处理，当端口SUC信号为高电平时，由UART逻辑控制单元进行UART模块的初始化，设置串行数据波特率、数据字长、奇偶校验位、停止位等等；当端口SUC信号为低电平时，由CAN逻辑控制单元进行CAN模块初始化，设置CAN模式选择、时钟分频寄存器、设置验收码寄存器、设计验收屏蔽寄存器、设置总线定时寄存器、设置输出控制寄存器等等。在初始化工作完成后，才可以接收UART串行数据或CAN总线数据。

在初始化完成后，当UART模块的RXD1～RXD4端口只有一路串行数据输入时，如图2所示，设置UART通道选择信号CS_U1～CS_U4，若CS_U1信号有效，则可接收RXD1通道的串行数据；若CS_U2信号有效，则可接收RXD2通道的串行数据，以此类推。当串行数据接收完成后，在相应UART通道中进行串并转换，并将转换的并行数据存入各自通道的FIFO中，同时通知主控制器有数据需要进行转换。在主控制器将并行数据转换成CAN总线数据后，从相应CAN模块通道的TX端口输出。TX1～TX4端口通过设置CAN通道选择信号CS_C1～CS_C4来控制，若CS_C1信号有效，则将转换的CAN总线数据从TX1端口输出；若CS_C2信号有效，则将转换的CAN总线数据从TX2端口输出，以此类推。

当UART模块的RXD1～RXD4端口同时有多路串行数据输入时，设置UART通道选择信号CS_U1～CS_U4，在各自通道中进行数据处理，最终转换成CAN总线数据。由于同时有多路串行数据进行转换，当S_CAN信号为低电平时，默认UART1通道的数据从CAN1通道输出；UART2通道的数据从CAN2通道输出，以此类推。当S_CAN信号为高电平时，如图3所示，多路UART转换后的数据从CAN通道TX1～TX4的其中某一个通道输出，通道选择由CS_C1～CS_C4来控制，输出的UART串行数据按照通道1在前，通道2其后，通道4最后的顺序输出，即默认UART模块通道1优先级最高，通道4优先级最低。

在初始化完成后，当CAN总线输入端口RX1～RX4有一路总线数据输入时，如图4所示，设置CAN总线通道选择信号CS_C1～CS_C4，若CS_C1信号有效，则可接收RX1端口的CAN总线数据；若CS_C2信号有效，则可接收RX2端口的CAN总线数据，以此类推。当CAN总线数据接收完成后，在CAN相应的模块通道中进行处理，将CAN总线数据解算成并行数据存入FIFO中，并通知主控模块FIFO中有数据需要处理，主控模块将数据送入UART逻辑控制单元，进行并行－串行转换，最终从TXD1～TXD4端口输出串行数据，UART串行输出通道由CS_U1～CS_U4选择控制。

当CAN总线输入端口RX1～RX4有多路总线数据同时输入时，若S_CAN信号为低电平时，默认CAN总线RX1通道数据从TXD1通道转换输出，RX2通道数据从TXD2通道转换输出，以此类推。当S_CAN信号为高电平时，如图5所示，多个CAN总线通道转换数据从TXD1～TXD4其中某个端口输出，UART通道选择信号由CS_U1～CS_U4来控制，CAN总线数据输出顺序为RX1通道数据优先级最高，RX4通道数据优先级最低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种四路串行总线与四路CAN总线转换电路，其特征是，包括：

四通道UART串行模块；

四通道CAN总线模块；

对UART串行模块进行初始化的UART逻辑控制单元；

对CAN总线模块进行初始化的CAN逻辑控制单元；

与UART逻辑控制单元、CAN逻辑控制单元传递数据的主控制器；

控制UART串行模块串行传输波特率的时钟单元和波特率控制器；

所述UART串行模块包括四个通道的串并转换器和四路FIFO控制器，UART串行模块将串行输入数据送入所述串并转换器进行串－并转换，并将转换的并行数据存入相应的FIFO控制器中，同时通知主控制器将该FIFO控制器中数据送入CAN总线模块，并由CAN逻辑控制单元输出转换结果；

所述CAN总线模块包括四个通道的CAN控制器，每个CAN控制器均含有独立的FIFO控制器，CAN模块接收输入的CAN总线数据，并对输入数据进行解算，将解算结果存入相应通道的FIFO控制器中，同时通知主控制器将该FIFO控制器中的数据送入UART串行模块，通过所述串并转换器对并行数据进行并－串转换，并由UART逻辑控制单元输出转换结果；

所述UART逻辑控制单元包含四个分别控制所述UART串行模块进行四个通道的选择的端口，还包含四个可接收串行数据的端口和四个可输出串行数据的端口；

所述CAN逻辑控制单元包含四个分别控制所述CAN总线模块进行四个通道的选择的端口，还包含四个可接收并行数据的端口和四个可输出并行数据的端口；

所述UART逻辑控制单元具有一SUC端口，由所述SUC端口控制选择对UART串行模块或CAN总线模块初始化。

2.根据权利要求1所述的四路串行总线与四路CAN总线转换电路，其特征是，所述UART串行模块转换完成数据后，由UART逻辑控制单元的端口INTU信号指示转换结果。