CN110109375A - 一种基于ttcan通信模块的总线仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于TTCAN通信模块的总线仿真系统，其特征在于，包括依次连接的调试计算机、TTCAN总线仿真器、TTCAN总线和节点设备，所述调试计算机通过TTCAN总线仿真器与连接到TTCAN总线的节点设备通信连接，调试计算机用于模拟产生调试节点设备需要的通信数据并监测节点设备发出的数据，所述TTCAN总线仿真器用于将来自调试计算机的通信数据按照TTCAN协议发送到TTCAN总线上，从而发送到对应的节点设备，并将节点设备发出的数据上传到调试计算机，供调试计算机分析处理。
Description
技术领域
本发明属于信息通信技术应用领域，用于TTCAN总线的应用开发，特别地涉及一种基于TTCAN通信模块的总线仿真系统，尤其适用于新能源汽车的车辆信息管理系统。
背景技术
标准控制器局域网CAN(Controller Area Networks)是分布式嵌入系统中使用非常广泛的一个通信标准，在汽车领域得到了很好的应用。但随着车辆上电子元件的增多，系统的复杂性不断增加，对汽车网络通信的安全性、实时性及时间的可预测性等提出了更高的要求。基于事件触发通信的标准CAN协议已经不能适应这个发展趋势。由于标准CAN协议中，由事件触发通信过程；当有几个信息在同一个时间发送时，会出现网络交通拥挤现象；这时，标准CAN协议基于位竞争的非破坏性仲裁机制能够保证这些信息以优先级的顺序发送，但一些信息的传送会出现较大的延时。另外，在CAN系统中很难在设计阶段估计一个信息传送的延时特性。在实时应用系统中，如车辆和飞机的线控系统，整个网络的通信调度必须保证在任何网络流量状态下信息能在一个已知的时间内传送，标准CAN很难满足这个要求。因此，Bosch在标准CAN的基础上又开发了支持时间触发的CAN协议，即TTCAN(TimeTriggered CAN)。TTCAN通过在标准CAN之上增加了一个高层协议实现了时间触发通信功能。在TTCAN网络中，当各节点同步后，可以在一个特定的时间窗口传送自己的信息，而不必再去竞争总线，避免了总线仲裁失败，并且可以预测传送延迟时间。
因此，当今新能源汽车的线控系统通常采用TTCAN总线。TTCAN总线作为一种新型的改良CAN总线，电气特性及通信协议满足标准CAN总线标准，但不同于标准CAN协议中的CAN帧采用事件触发机制，TTCAN的CAN帧通信是采用时分机制触发的。在基于TTCAN总线的产品开发中，需要用到总线数据的监测和仿真，通用的CAN总线仿真器并不能适应TTCAN的时分触发通信要求。如果采用现有的CAN总线仿真器，其只能监测TTCAN总线数据，即只能接收来自TTCAN总线的数据，而不能仿真总线数据，即不能向TTCAN总线发送数据。因此有必要针对TTCAN协议提供一种既能监测总线数据又能仿真总线数据的仿真系统。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于TTCAN通信模块的总线仿真系统，其特征在于，包括依次连接的调试计算机、TTCAN总线仿真器、TTCAN总线和节点设备，所述调试计算机通过TTCAN总线仿真器与连接到TTCAN总线的节点设备通信连接，调试计算机用于模拟产生调试节点设备需要的通信数据并监测节点设备发出的数据，所述TTCAN总线仿真器用于将来自调试计算机的通信数据按照TTCAN协议发送到TTCAN总线上，从而发送到对应的节点设备，并将节点设备发出的数据上传到调试计算机，供调试计算机分析处理；
所述TTCAN总线仿真器包括电源模块、USB通信模块、主控模块和TTCAN通信模块，其中，
所述电源模块用于向所述USB通信模块、主控模块和TTCAN通信模块提供其正常运行所需的工作电源；
所述USB通信模块用于完成所述调试计算机和所述主控模块之间的通信，将调试计算机发来的命令及数据发送到主控模块，并将主控模块产生的数据上传到调试计算机；所述USB通信模块与调试计算机之间的通信通过USB接口实现，与主控模块之间的数据交换通过内部总线实现；
所述主控模块用于完成TTCAN通新模块的控制和数据交换；
所述TTCAN通信模块为标准模块，用于实现符合TTCAN总线要求的数据收发。
优选地，所述主控模块主要由单片机及相关电路构成，通过GPIO和SPI接口与TTCAN模块连接。
优选地，所述电源模块、USB通信模块、主控模块和TTCAN通信模块为TTCAN总线仿真器包含的硬件电路部分；该TTCAN总线仿真器还包括软件和壳体部分，其中，所述软件包括上位机软件和单片机嵌入式软件，所述上位机软件包括驱动程序和动态库，用于用户的开发应用，所述单片机程序用于完成硬件电路部分的控制和数据处理。
优选地，所述基于TTCAN通信模块的总线仿真系统还包括电源适配器，所述电源模块通过该电源适配器连接外部电源。
发明人通过长期研发获得上述基于TTCAN通信模块的总线仿真系统，它能够监测总线上的数据，也能够产生完全符合TTCAN总线要求的仿真数据，为TTCAN总线产品的开发提供支持。
附图说明
图1为本发明的一种基于TTCAN通信模块的总线仿真系统的结构示意图。
图2为本发明的TTCAN总线仿真器的结构示意图。
图3为本发明的TTCAN总线仿真器的电路连接实施图。
图4为本发明的系统进行单机开发调试模式的示意图。
图5为本发明的系统进行系统调试模式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施方式作进一步描述。
如图1所示，本发明提供的一种基于TTCAN通信模块的总线仿真系统，包括依次连接的调试计算机、TTCAN总线仿真器、TTCAN总线和节点设备(图1中未示出)，所述调试计算机通过TTCAN总线仿真器与连接到TTCAN总线的待调试的节点设备进行通信连接，调试计算机用于模拟产生调试节点设备需要的通信数据并监测节点设备发出的数据，所述TTCAN总线仿真器用于将来自调试计算机的通信数据按照TTCAN协议发送到TTCAN总线上，从而发送到对应的节点设备，并将节点设备发出的数据上传到调试计算机，供调试计算机分析处理。
在一优选实施方式中，系统还包括电源适配器，所述电源模块通过该电源适配器连接外部电源。
在一优选实施方式中，所述TTCAN总线仿真器主要由硬件电路、软件和壳体三部分构成。
如图2所示，TTCAN总线仿真器的硬件电路部分包括电源模块、USB通信模块、主控模块和TTCAN通信模块。所述电源模块用于向所述USB通信模块、主控模块和TTCAN通信模块提供其正常运行所需的工作电源。所述USB通信模块用于完成所述调试计算机和所述主控模块之间的通信，将调试计算机发来的命令及数据发送到主控模块，并将主控模块产生的数据上传到调试计算机；所述USB通信模块与调试计算机之间的通信通过USB接口实现，与主控模块之间的数据交换通过内部总线实现。所述主控模块用于完成TTCAN通新模块的控制和数据交换。所述主控模块主要由单片机及相关电路构成，通过GPIO和SPI接口与TTCAN模块连接。所述TTCAN通信模块为标准模块，用于实现符合TTCAN总线要求的数据收发。
TTCAN总线仿真器的软件部分包括上位机软件和单片机嵌入式软件两部分。上位机软件主要包括驱动程序和动态库，用于用户的开发应用。单片机程序主要完成各模块的控制和数据处理。
TTCAN总线仿真器的壳体部分用于电路板的安装和保护，由铝合金及其他材料构成。在一优选实施方式中，壳体最大外形尺寸为：长139mm；宽122mm；高51mm。
图3所示为本发明一优选实施方式的TTCAN总线仿真器的电路连接实施框图。构成主控模块的单片机采用STM32F105，由单片机的SPI1口与TTCAN模块的SPI口连接，单片机的PA2、PA3与TTCAN模块的IO1、IO2连接，实现单片机对TTCAN模块的控制。单片机的CAN1、CAN2口通过CAN收发器与USB_CAN转换板的CAN连接，实现调试计算机与单片机的通讯。电源由电源适配器供电。双路TTCAN总线通过DB9(针)接口输出，标准CAN通过DB9输出(孔)。图中，TCAN_A、TCAN_B是符合TTCAN协议的双通道，CAN_A、CAN_B是符合标准CAN协议的双通道，IO1、IO2是主控模块和TTCAN通讯模块之间的硬件握手信号。IO1为高时，表示TTCAN通讯模块收到总线数据，主控模块可以通过SPI读取数据。当主控模块要发送数据时，将IO2拉高，TTCAN通讯模块接收数据。
图4所示为本发明的系统进行单机开发调试模式的示意图。当用户开发使用TTCAN模块的节点设备时，为便于功能调试、测试，需要用到来自TTCAN总线上的数据和监测发送到TTCAN总线上的数据。
节点设备接收TTCAN总线数据：由调试计算机通过USB接口连接TTCAN总线仿真器，产生节点设备需要的数据帧，由TTCAN总线仿真器发送到TTCAN总线上，节点设备的TTCAN通信模块接收总线上的数据，该数据通过SPI总线接口被传送到节点设备自身的功能电路，用于节点设备的接收功能调试测试。
节点设备发送数据到TTCAN总线：节点设备将数据通过SPI总线接口发送给节点设备的TTCAN通信模块，该数据进一步被发送到TTCAN总线上，TTCAN总线仿真器从TTCAN总线接收数据后通过USB接口上传到调试计算机，调试计算机通过软件监测节点设备发出的数据，并进行分析处理。
图5为本发明的系统进行系统调试模式的示意图。图中，设备节点是指实际的节点设备。仿真节点是指通过TTCAN总线仿真器仿真出的节点。
车辆总线网络上会挂有多个节点设备，为确保总线数据完整，常在实验室搭建网络，将节点设备或仿真设备连接起来，对总线上的数据进行监测和分析。
当单机节点设备开发完成后，需要实际连接到车辆上进行测试。
总线数据监测是通过TTCAN总线仿真器连接到总线网络上，并通过USB接口上传到调试计算机，通过大量数据的采集，由软件协助实现数据的监测分析。
最后应当说明的是：以上实施实例仅阐述了本案的一种技术方案，虽然本文通过附图等对本方案进行了详细说明，但所属领域的普通技术人员应当理解：通过对本案的一些具体实施方式进行修改或对其部分技术特征进行等同替换，而不脱离本技术方案的设计思路，由此产生的类似方案依然属于本案请求保护范围当中。
Claims (4)
1.一种基于TTCAN通信模块的总线仿真系统，其特征在于，包括依次连接的调试计算机、TTCAN总线仿真器、TTCAN总线和节点设备，所述调试计算机通过TTCAN总线仿真器与连接到TTCAN总线的节点设备通信连接，调试计算机用于模拟产生调试节点设备需要的通信数据并监测节点设备发出的数据，所述TTCAN总线仿真器用于将来自调试计算机的通信数据按照TTCAN协议发送到TTCAN总线上，从而发送到对应的节点设备，并将节点设备发出的数据上传到调试计算机，供调试计算机分析处理；
所述TTCAN总线仿真器包括电源模块、USB通信模块、主控模块和TTCAN通信模块，其中，
所述电源模块用于向所述USB通信模块、主控模块和TTCAN通信模块提供其正常运行所需的工作电源；
所述USB通信模块用于完成所述调试计算机和所述主控模块之间的通信，将调试计算机发来的命令及数据发送到主控模块，并将主控模块产生的数据上传到调试计算机；所述USB通信模块与调试计算机之间的通信通过USB接口实现，与主控模块之间的数据交换通过内部总线实现；
所述主控模块用于完成TTCAN通新模块的控制和数据交换；
所述TTCAN通信模块为标准模块，用于实现符合TTCAN总线要求的数据收发。
2.根据权利要求1所述的一种基于TTCAN通信模块的总线仿真系统，其特征在于，所述主控模块主要由单片机及相关电路构成，通过GPIO和SPI接口与TTCAN模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于TTCAN通信模块的总线仿真系统，其特征在于，所述电源模块、USB通信模块、主控模块和TTCAN通信模块为TTCAN总线仿真器包含的硬件电路部分；该TTCAN总线仿真器还包括软件和壳体部分，其中，所述软件包括上位机软件和单片机嵌入式软件，所述上位机软件包括驱动程序和动态库，用于用户的开发应用，所述单片机程序用于完成硬件电路部分的控制和数据处理。
4.根据权利要求1所述的一种基于TTCAN通信模块的总线仿真系统，其特征在于，还包括电源适配器，所述电源模块通过该电源适配器连接外部电源。
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