CN105429285A - 一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块 - Google Patents

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Abstract

一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块，涉及一种CAN转WiFi模块。为了解决目前的CAN转WiFi的模块存在供电电压较高，功耗大，体积大的问题。所述模块包括：无线收发模块将CAN收发器输出的CAN数据帧发送给无线节点，无线收发模块将无线节点接收的数据发送给CAN收发器；锂离子电池模块通过第一电源管理芯片输出工作电压，有线直流电源模块通过第二电源管理芯片输出工作电压，通过开关切换器控制第一电源管理芯片输出或第二电源管理芯片输出，第一电源管理芯片与第二电源管理芯片均为CAN收发器和无线收发模块提供工作电压。本发明用于空间紧凑的卫星测试系统当中。

Description

一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块
技术领域
本发明涉及一种CAN转WiFi模块。
背景技术
传统的CAN总线是通过有线连接实现信号传输的，当系统CAN总线应用场合较多时，会造成电缆连接关系复杂，所占空间较大，容易出错且难以维护等问题。
目前市场上已经存在有一些CAN转WiFi的模块，但都是采用供电电压范围为+7V～+37V的直流供电，供电电压较高，功耗大，体积大，便携性不好，不适合应用在空间紧凑的卫星测试系统当中。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前的CAN转WiFi的模块存在供电电压较高，功耗大，体积大的问题，本发明提供一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块。
本发明的一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块，所述CAN转WiFi模块包括锂离子电池模块、有线直流电源模块、第一电源管理芯片、第二电源管理芯片、开关切换器、CAN收发器和无线收发模块；
无线收发模块将CAN收发器输出的CAN数据帧发送给无线节点，无线收发模块将无线节点接收的数据发送给CAN收发器；
锂离子电池模块通过第一电源管理芯片输出工作电压，有线直流电源模块通过第二电源管理芯片输出工作电压，通过开关切换器控制第一电源管理芯片输出或第二电源管理芯片输出，所述第一电源管理芯片与第二电源管理芯片均为CAN收发器和无线收发模块提供工作电压。
所述锂离子电池模块包括锂离子电池和DC/DC变换器，锂离子电池输出的电压经DC/DC变换器为3.3V电压。
所述有线直流电源模块为将电源适配器输出的5V电压经低压差稳压器输出3.3V电压。
所述无线收发模块包括MCU芯片和WiFi模块；
所述MCU芯片采用C8051F040单片机实现，所述C8051F040单片机采用3.3V电源供电，片内集成了一个CAN2.0B控制器和两个SPI接口，WiFi模块选用Gainspan公司型号为GS1011MIE的模块，GS1011MIE的模块内置有802.11b/g/n协议栈，支持AP模式和Adhoc模式。
所述C8051F040单片机内嵌入软件程序，所述软件程序包括如下步骤：
步骤一：对SPI寄存器和CAN寄存器进行配置，完成后对WiFi模块发送AT指令集，确定组网方式；
步骤二：等待连接，当接收到连接信号，建立连接，成功连接后转入步骤三；
步骤三：判断是否接收到CAN数据帧，若是，则启动SPI传输CAN数据帧给WiFi模块，若否，则转入步骤四；
步骤四：采用轮询的方式查看Signal信号是否有效，若是，启动SPI接收WiFi模块的数据，缓存后传输给CAN收发器，若否，返回步骤三。
本发明的有益效果在于，将CAN信号通过无线收发模块进行数据传输能有效的减少电缆的使用，简化系统连接关系，使得系统易于维护且提高了空间利用率。采用电缆供电方式和电池供电方式两种供电方式也使得模块更加灵活方便，提高了对测试系统的适应性。采用两种供电方式的CAN转WiFi模块可以通过WiFi信号进行数据传输。该模块的应用具有许多优势，例如：可使用电池供电，在一些无法使用电缆供电的场合下，锂离子电池能为模块提供较长的续航时间以维持模块的正常工作；模块体积小，重量轻，便携性高，功耗低；通过研制采用两种供电方式的CAN转WiFi模块，使得CAN总线的信号能通过无线的方式进行传输，既可采用电缆供电也可采用锂离子电池供电的特点也使得该模块在特定场合优势明显。
附图说明
图1为具体实施方式中一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块的原理示意图。
图2为具体实施方式中MCU芯片嵌入的软件程序的流程示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式所述的一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块，所述CAN转WiFi模块包括锂离子电池模块、有线直流电源模块、第一电源管理芯片、第二电源管理芯片、开关切换器、CAN收发器和无线收发模块；
无线收发模块将CAN收发器输出的CAN数据帧发送给无线节点，无线收发模块将无线节点接收的数据发送给CAN收发器；
锂离子电池模块通过第一电源管理芯片输出工作电压，有线直流电源模块通过第二电源管理芯片输出工作电压，通过开关切换器控制第一电源管理芯片输出或第二电源管理芯片输出，所述第一电源管理芯片与第二电源管理芯片均为CAN收发器和无线收发模块提供工作电压。
本实施方式既能使用有线电缆供电的方式，而且还能在无法使用有线电缆供电的情况下使用锂离子电池组进行供电。锂离子电池相比与传统的干电池或者纽扣电池具有能量密度高、输出功率大，可循环使用等优势。本实施方式中采用了18650锂离子电池组为模块提供稳定可靠的电压，有线直流电源模块为5V适配器输出。
电源管理芯片为LTC3440和LT1117两种芯片。锂离子电池模块供电和有线直流电源模块供电可以通过单刀双掷开关来进行切换，当使用有线直流电源模块供电的时候，锂离子电池模块可以拆卸下来进行充电。当切断有线直流电源模块供电的时候，可以利用锂离子电池模块组为CAN转WiFi模块提供电源。这样的设计能够保证CAN转WiFi模块在无法使用电缆供电的特殊情况下持续稳定的工作。
所述锂离子电池模块包括锂离子电池和DC/DC变换器，锂离子电池电压具有4.2V的高电压和2.7V的低电压，标称电压为3.6V。为了使得锂离子电池电压稳定在模块所需的3.3V电压，选择LinearTechnology公司的型号为LTC3440的芯片作为稳压芯片。LTC3440是一种高效的可升降压的DC/DC变换器，可连续输出600mA的电流。有线直流电源为5V的电源适配器输出，选择LinearTechnology公司型号为LT1117的低压差稳压器，输出电压3.3V，可输出最高800mA的电流。
所述无线收发模块包括MCU芯片和WiFi模块；MCU芯片通过CAN收发器与所连接的CAN总线通信，将所收到的CAN数据帧进行处理后通过SPI总线发送给WiFi模块，WiFi模块再将数据发送给所连接的无线节点
本实施方式中，MCU芯片选用SiliconLabs公司的C8051F040单片机，该器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU，速度可达上25MIPS，采用3.3V电源供电，片内集成了一个CAN2.0B控制器和两个SPI接口。WiFi模块选用Gainspan公司型号为GS1011MIE的模块，该模块内置有802.11b/g/n协议栈，支持AP模式和Adhoc模式，SPI接口最高支持1.4Mbps的数据传输，采用3.3V电源供电，可使用AT指令集对WiFi模块进行控制。CAN收发器选用TI公司型号为sn65hvd1050的芯片。
所述C8051F040单片机内嵌入软件程序，所述软件程序包括如下步骤：
步骤一：对SPI寄存器和CAN寄存器进行配置，完成后对WiFi模块发送AT指令集，确定组网方式；
步骤二：等待连接，当接收到连接信号，建立连接，成功连接后转入步骤三；
步骤三：判断是否接收到CAN数据帧，若是，则启动SPI传输CAN数据帧给WiFi模块，若否，则转入步骤四；
步骤四：采用轮询的方式查看Signal信号是否有效，若是，启动SPI接收WiFi模块的数据，缓存后传输给CAN收发器，若否，返回步骤三。
当Signal信号有效的时候，表明WiFi模块要求MCU启动SPI传输来接收数据，从而WiFi模块也可主动发起数据传输。上述过程实现了CAN数据帧和WiFi信号相互转换的目标。
本实施方式能够使CAN总线支持无线通信，同时支持模块在两种供电方式之间切换，从而充分利用无线传输方便且易维护、模块供电灵活等优势特性。采用集成CAN2.0B控制器的MCU作为主控器和WiFi模块进行通信，MCU体积小，功能强大，功耗低，无需再设计CAN控制器电路。

Claims (5)

1.一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块，其特征在于，所述CAN转WiFi模块包括锂离子电池模块、有线直流电源模块、第一电源管理芯片、第二电源管理芯片、开关切换器、CAN收发器和无线收发模块；
无线收发模块将CAN收发器输出的CAN数据帧发送给无线节点，无线收发模块将无线节点接收的数据发送给CAN收发器；
锂离子电池模块通过第一电源管理芯片输出工作电压，有线直流电源模块通过第二电源管理芯片输出工作电压，通过开关切换器控制第一电源管理芯片输出或第二电源管理芯片输出，所述第一电源管理芯片与第二电源管理芯片均为CAN收发器和无线收发模块提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块，其特征在于，所述锂离子电池模块包括锂离子电池和DC/DC变换器，锂离子电池输出的电压经DC/DC变换器为3.3V电压。
3.根据权利要求1所述的一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块，其特征在于，所述有线直流电源模块为将电源适配器输出的5V电压经低压差稳压器输出3.3V电压。
4.根据权利要求1所述的一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块，其特征在于，所述无线收发模块包括MCU芯片和WiFi模块；
所述MCU芯片采用C8051F040单片机实现，所述C8051F040单片机采用3.3V电源供电，片内集成了一个CAN2.0B控制器和两个SPI接口，WiFi模块选用Gainspan公司型号为GS1011MIE的模块，GS1011MIE的模块内置有802.11b/g/n协议栈，支持AP模式和Adhoc模式。
5.根据权利要求1所述的一种具有两种供电方式的CAN转WiFi模块，其特征在于，所述C8051F040单片机内嵌入程序，所述程序包括：
步骤一：对SPI寄存器和CAN寄存器进行配置，完成后对WiFi模块发送AT指令集，确定组网方式；
步骤二：等待连接，当接收到连接信号，建立连接，成功连接后转入步骤三；
步骤三：判断是否接收到CAN数据帧，若是，则启动SPI传输CAN数据帧给WiFi模块，若否，则转入步骤四；
步骤四：采用轮询的方式查看Signal信号是否有效，若是，启动SPI接收WiFi模块的数据，缓存后传输给CAN收发器，若否，返回步骤三。
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郭彦青: "基于C8051F单片机的PCI_CAN适配卡设计与实现", 《航空精密制造技术》 *

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