CN103777576A - 自适应can总线波特率转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种总线波特率转换器，包括CPU处理器、两个CAN口接口保护器1、2，两个CAN隔离收发器1、2，两个CAN控制器1、2，看门狗复位与配置参数掉电保护器和供电电源。本发明解决了CAN系统中主控制器与从节点之间可以实现多种波特率通信的问题，能有效解决现有技术的不足；增加了CAN总线系统应用的灵活性，CAN口接口保护器1固定在1Mbps，CAN口接口保护器2在5Kbps~500Kbps之间自适应设定；降低了CAN总线系统应用的电缆成本和施工成本；支持CAN2.0A和CAN2.0B协议，支持标准帧和扩展模式，使用范围广，适合推广使用。

Description

自适应CAN总线波特率转换器
技术领域
本发明涉及一种转换器，特别涉及一种自适应CAN总线波特率转换器。
背景技术
随着CAN总线技术在工业控制、工业仪表、汽车电子广泛应用，也就出现了各种各样CAN总线转换器，如CAN总线以太网转换器、CAN总线RS485/232转换器、CAN总线USB转换器、CAN总线光纤转换器等；但所有这些转换器都是建立在CAN总线控制系统中主控制器与从节点之间只能用同一波特率进行通信；CAN总线在不同波特率下允许的最大通讯距离是：10km（5Kbps）、6.7km（10Kbps）、3.3km（20Kbps）、1.3km（50Kbps）、620m（100Kbps）、530m（125Kbps）、270m（250Kbps）、130m（500Kbps）、40m（1Mbps）。
根据波特率与最大通讯距离的关系，在CAN总线控制系统中只要有一个从节点的通讯距离大于270m小于530m，主控制器就只能用125Kbps的波特率与所有从节点进行通讯，使整个网络数据传输的实时性降低。
现有各种CAN总线转换器都只能进行协议转换，不能进行波特率转换，CAN总线光纤转换器也只能是对通信距离的延生，不能进行波特率转换。CAN总线光纤转换器虽然可以远距离通信又不降低通信速度，但是一用就需要一对，成本很高。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种自适应CAN总线波特率转换器，解决了CAN系统中主控制器与从节点之间可以实现多种波特率通信的问题，能有效解决现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：本发明的自适应CAN总线波特率转换器，包括CPU处理器、两个CAN口接口保护器1、2，两个CAN隔离收发器1、2，两个CAN控制器1、2，看门狗复位与配置参数掉电保护器和供电电源；
CAN口接口保护器1、2，CAN口接口保护器1一端通过总线与主控制器相连，另一端与CAN隔离收发电路1相连，CAN口接口保护器2一端与CAN隔离收发电路2相连，另一端与从节点相连，用于防止EMC高压信号通过总线进入损坏CAN隔离收发电路；
CAN隔离收发电路1、2，CAN隔离收发电路1与CAN控制器1相连，CAN隔离收发电路2与CAN控制器2相连，用于将电平信号与总线信号进行相互转换，同时防止EMC高压信号通过总线进入损坏CAN控制器和CPU处理器；
CAN控制器1、2，CAN控制器1、2均与CPU处理器相连，自动接收总线数据并将数据发送至CPU处理器；
CPU处理器，先接收CAN控制器1数据并进行处理，处理后再通过CAN控制器2将数据发送至总线上连接的从节点；再接收CAN控制器2数据并进行处理，处理后再通过CAN控制器1将数据发送至总线上连接的主控制器；
看门狗复位与配置参数掉电保护器，看门狗复位与配置参数掉电保护器与CPU处理器相连，看门狗复位保护用于对CPU进行自动复位；配置参数掉电保护为一个EEPROM存储器，具有掉电数据记忆功能，用于保存配置参数；
供电电源，为整个电路元器件供电。
作为优选，所述供电电源内设有过压与过流保护电路，用于对电源进行过压和过流保护。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1)增加了CAN总线系统应用的灵活性，在同一总线中主控制器与近距离从节点之间高速通信，与远距离从节点之间低速通信，既保证了数据传输的实时性，又保证了数据传输的稳定性，而且成本低廉；CAN口接口保护器1固定在1Mbps，CAN口接口保护器2在5Kbps~500Kbps之间自适应设定；2）降低了CAN总线系统应用的电缆成本和施工成本；3）支持CAN2.0A和CAN2.0B协议，支持标准帧和扩展模式，使用范围广。
附图说明
图1为本发明的功能框图；
图2为本发明使用时的结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1和图2，本发明的自适应CAN总线波特率转换器，包括CPU处理器、两个CAN口接口保护器1、2，两个CAN隔离收发器1、2，两个CAN控制器1、2，看门狗复位与配置参数掉电保护器和供电电源；
CAN口接口保护器1、2，CAN口接口保护器1一端通过总线与主控制器相连，另一端与CAN隔离收发电路1相连，CAN口接口保护器2一端与CAN隔离收发电路2相连，另一端与从节点相连，用于防止EMC高压信号通过总线进入损坏CAN隔离收发电路；
CAN隔离收发电路1、2，CAN隔离收发电路1与CAN控制器1相连，CAN隔离收发电路2与CAN控制器2相连，用于将电平信号与总线信号进行相互转换，将CAN控制器与CAN隔离收发电路之间传递的电平信号转换成CAN隔离收发电路与CAN口接口保护器之间传递的总线信号或者将CAN隔离收发电路与CAN口接口保护器之间传递的总线信号转换成CAN控制器与CAN隔离收发电路之间传递的电平信号，防止EMC高压信号通过总线进入损坏CAN控制器和CPU处理器；同时防止EMC高压信号通过总线进入损坏CAN控制器和CPU处理器；
CAN控制器1、2，CAN控制器1、2均与CPU处理器相连，自动接收总线数据并将数据发送至CPU处理器；自动从总线接收数据存放到缓冲区，接收完一帧数据后，产生一个中断请求信号通知CPU处理器读出数据，CPU处理器接收缓冲区的数据自动发送到总线；
CPU处理器，先接收CAN控制器1数据并进行处理，处理后再通过CAN控制器2将数据发送至总线上连接的从节点；再接收CAN控制器2数据并进行处理，处理后再通过CAN控制器1将数据发送至总线上连接的主控制器；读取小于等于500Kbps总线端所挂从节点的地址、通信距离配置参数，根据配置参数自动调整CAN控制器2的收发波特率，把CAN控制器1的收发波特率设置为1Mbps，然后把从CAN控制器1的缓冲区接收的数据读出进行处理后，再传送到CAN控制器2的缓冲区，由CAN控制器2自动发送到总线上连接的从节点；再把从CAN控制器2的缓冲区接收的数据读出进行处理后，再传送到CAN控制器1的缓冲区，由CAN控制器1自动发送到总线上连接的主控制器；
看门狗复位与配置参数掉电保护器，看门狗复位与配置参数掉电保护器与CPU处理器相连，看门狗复位保护用于对CPU处理器进行自动复位，在运行中如果CPU处理器遇到某种特殊情况影响程序正常时，对CPU处理器进行自动复位；配置参数掉电保护为一个EEPROM存储器，具有掉电数据记忆功能，用于保存配置参数；
供电电源，为整个电路元器件供电，所述供电电源内设有过压与过流保护电路，用于对电源进行过压和过流保护。
在CAN总线系统中必须有主控制器和从节点才能构成一个系统，主控制器与从节点之间距离≤40m时，从节点与主控制器用1Mbps的波特率通信；主控制器与从节点之间距离>40m时，使用CAN波特率转换器，CAN波特率转换器与主控制器用1Mbps的波特率通信，CAN波特率转换器与从节点之间用≤500Kbps的波特率通信，并可根据距离自动调整通信速率即波特率。两个CAN控制器1、2由CPU处理器控制数据的接收、发送速率，CAN口接口保护器1采用固定1Mbps通讯速率收发数据，CAN口接口保护器2由CPU处理器判断可在5Kbps-500Kbps之间自适应建立一种通讯速率收发数据，自适应的方法是首先以500Kbps通讯速率向每个从节点发送数据，看每个从节点是否能正确响应，若不能正确响应，再以250Kbps通讯速率向每个从节点发送数据，看每个从节点是否能正确响应，若不能正确响应，再以125Kbps通讯速率向每个从节点发送数据，看每个从节点是否能正确响应，以此类推直到每个从节点都能正确响应为止。

Claims (2)

1.一种自适应CAN总线波特率转换器，其特征在于：包括CPU处理器、两个CAN口接口保护器1、2，两个CAN隔离收发器1、2，两个CAN控制器1、2，看门狗复位与配置参数掉电保护器和供电电源；
CAN口接口保护器1、2，CAN口接口保护器1一端通过总线与主控制器相连，另一端与CAN隔离收发电路1相连，CAN口接口保护器2一端与CAN隔离收发电路2相连，另一端与从节点相连，用于防止EMC高压信号通过总线进入损坏CAN隔离收发电路；
CAN隔离收发电路1、2，CAN隔离收发电路1与CAN控制器1相连，CAN隔离收发电路2与CAN控制器2相连，用于将电平信号与总线信号进行相互转换，同时防止EMC高压信号通过总线进入损坏CAN控制器和CPU处理器；
CAN控制器1、2，CAN控制器1、2均与CPU处理器相连，自动接收总线数据并将数据发送至CPU处理器；
CPU处理器，先接收CAN控制器1数据并进行处理，处理后再通过CAN控制器2将数据发送至总线上连接的从节点；再接收CAN控制器2数据并进行处理，处理后再通过CAN控制器1将数据发送至总线上连接的主控制器；
看门狗复位与配置参数掉电保护器，看门狗复位与配置参数掉电保护器与CPU处理器相连，看门狗复位保护用于对CPU进行自动复位；配置参数掉电保护为一个EEPROM存储器，具有掉电数据记忆功能，用于保存配置参数；
供电电源，为整个电路元器件供电。
2.根据权利要求1所述的自适应CAN总线波特率转换器，其特征在于：所述供电电源内设有过压与过流保护电路，用于对电源进行过压和过流保护。
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