CN113169923B - 基于can通信的板内通信电路及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种基于CAN通信的板内通信电路及装置，其中，板内通信电路用于实现第一通信节点、第二通信节点和第三通信节点之间的板内CAN通信；板内通信电路的第一输入端连接第一通信节点的发送端，板内通信电路的第二输入端连接第二通信节点的发送端，板内通信电路的第三输入端连接第三通信节点的发送端；板内通信电路的第一输出端连接第一通信节点的接收端，板内通信电路的第二输出端连接第二通信节点的接收端，板内通信电路的第三输出端连接第三通信节点的接收端；实施本申请实施例，可以将通信节点之间的CAN信号隔离，消除通信节点之间的CAN信号干扰。

Description

基于CAN通信的板内通信电路及装置

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，具体涉及一种基于CAN通信的板内通信电路及装置。

背景技术

目前，通信节点之间的通信一般采用串行通信接口(serial communicationinterface，SCI)、串行外设接口(serial peripheral interface，SPI)、I2C(inter－integrated circuit，内置集成电路)等总线。

控制器局域网络(controller area network，CAN)总线是一种多主总线，即每个节点机均可成为主机，且节点机之间也可进行通信。CAN通信因性能卓越、设计独特、可靠性高等优点被广泛应用在汽车、医疗、船舶、航空等领域。与SCI、SPI、I2C等总线相比，CAN总线有其独有的优势。在CAN通信中，每个通信节点都可以包括微控制单元(microcontrollerunit,MCU)、CAN控制器和CAN收发器，即每个通信节点均可成为主机，且通信节点之间也可通过总线发送和接收其他通信节点的信号进行自由通信。

因CAN具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点，使用CAN通信实现多节点信息交互的产品越来越多，为了避免多路信号交互过程中相互干扰，需在各个节点之间添加隔离芯片对CAN信号进行隔离，然而，上述隔离信号的方式需要修改各个节点连接的原理图、连接电路等，需要耗费大量的人力、物力、财力及时间，增加了硬件成本。

发明内容

本申请实施例提供一种基于CAN通信的板内通信电路及装置，可以实现无收发器下板内或片内的三个通信节点采用不同地电平的CAN通信，且将通信节点之间的CAN信号隔离，消除通信节点之间的CAN信号干扰，降低了硬件成本。

本申请实施例第一方面，提供了一种基于控制器局域网络CAN通信的板内通信电路，所述板内通信电路用于实现第一通信节点、第二通信节点和第三通信节点之间的板内CAN通信；

所述第一通信节点的接地端和所述第二通信节点的接地端为不同地电平，所述第一通信节点的接地端和所述第三通信节点的接地端为不同地电平，所述第二通信节点的接地端和所述第三通信节点的接地端为不同地电平；

所述板内通信电路的第一输入端连接所述第一通信节点的发送端，所述板内通信电路的第二输入端连接所述第二通信节点的发送端，所述板内通信电路的第三输入端连接所述第三通信节点的发送端；所述板内通信电路的第一输出端连接所述第一通信节点的接收端，所述板内通信电路的第二输出端连接所述第二通信节点的接收端，所述板内通信电路的第三输出端连接所述第三通信节点的接收端；

所述板内通信电路用于在所述第一通信节点的发送端或所述第二通信节点的发送端或所述第三通信节点的发送端为低电平的情况下，实现所述第一通信节点的接收端、所述第二通信节点的接收端和所述第三通信节点的接收端为低电平；

所述板内通信电路还用于在所述第一通信节点的发送端、所述第二通信节点的发送端和所述第三通信节点的发送端为高电平的情况下，实现所述第一通信节点的接收端、所述第二通信节点的接收端和所述第三通信节点的接收端为高电平；

所述板内通信电路还用于隔离所述第一通信节点发送的CAN信号与所述第二通信节点发送的CAN信号，所述板内通信电路还用于隔离所述第一通信节点发送的CAN信号与所述第三通信节点发送的CAN信号，所述板内通信电路还用于隔离所述第二通信节点发送的CAN信号与所述第三通信节点发送的CAN信号。

其中，所述板内通信电路包括第一逻辑与门、第二逻辑与门、第三逻辑与门、第四逻辑与门、第一隔离电路和第二隔离电路；

所述第一通信节点的发送端连接所述第一逻辑与门的第一输入端，所述第一通信节点的接收端连接所述第二逻辑与门的输出端和所述第一隔离电路的第一输入端，所述第一逻辑与门的第二输入端连接所述第一隔离电路的第二输出端，所述第一隔离电路的第一输出端连接所述第三逻辑与门的第二输入端，所述第一隔离电路的第二输入端连接所述第三逻辑与门的第一输入端和所述第二通信节点的发送端，所述第三逻辑与门的输出端连接所述第二通信节点的接收端，所述第二逻辑与门的第一输入端连接所述第一逻辑与门的输出端和所述第二隔离电路的第二输入端，所述第二逻辑与门的第二输入端连接所述第二隔离电路的第一输出端，所述第二隔离电路的第一输入端连接所述第四逻辑与门的第一输入端和所述第三通信节点的发送端，所述第二隔离电路的第二输出端连接所述第四逻辑与门的第二输入端，所述第四逻辑与门的输出端连接所述第三通信节点的接收端。

其中，在所述第一通信节点的发送端为低电平的情况下，所述第一逻辑与门的输出端为低电平，所述第二逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第一通信节点的接收端为低电平；所述第一隔离电路将所述第一隔离电路的第一输入端的低电平传输至所述第一隔离电路的第一输出端，逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第二通信节点的接收端为低电平；所述第二隔离电路将所述第二隔离电路的第二输入端的低电平传输至所述第二隔离电路的第二输出端，所述第四逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第三通信节点的接收端为低电平；

在所述第二通信节点的发送端为低电平的情况下，所述第三逻辑与门的输出端为低电平，使得第二通信节点的接收端为低电平；所述第一隔离电路将所述第一隔离电路的第二输入端的低电平传输至所述第一隔离电路的第二输出端，所述第一逻辑与门的输出端为低电平，所述第二逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第一通信节点的接收端为低电平；所述第二隔离电路将所述第二隔离电路的第二输入端的低电平传输至所述第二隔离电路的第二输出端，所述第四逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第三通信节点的接收端为低电平；

在所述第三通信节点的发送端为低电平的情况下，所述第四逻辑与门的输出端为低电平，以使所述第三通信节点的接收端为低电平；所述第二隔离电路将所述第二隔离电路的第一输入端的低电平传输至所述第二隔离电路的第一输出端，所述第二逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第一通信节点的接收端为低电平；所述第一隔离电路将所述第一隔离电路的第一输入端的低电平输出至所述第一隔离电路的第一输出端，所述第三逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第二通信节点的接收端为低电平。

其中，在所述第一通信节点的发送端、所述第二通信节点的发送端和所述第三通信节点的发送端为高电平的情况下，所述第一逻辑与门的输出端为高电平，所述第二隔离电路将所述第二隔离电路的第二输入端的高电平传输至所述第二隔离电路的第二输出端，所述第四逻辑与门的输出端为高电平，以使所述第三通信节点的接收端为高电平；所述第二隔离电路将所述第二隔离电路的第一输入端的高电平传输至所述第二隔离电路的第一输出端，所述第二逻辑与门的输出端为高电平，以使所述第一通信节点的接收端为高电平；所述第一隔离电路将所述第一隔离电路的第一输入端的高电平传输至所述第一隔离电路的第一输出端，所述第三逻辑与门的输出端为高电平，以使所述第二通信节点的接收端为高电平。

其中，所述板内通信电路还包括第一滤波电路、第二滤波电路和第三滤波电路；所述第一滤波电路设置在所述第一通信节点的接收端和所述第二逻辑与门的输出端之间，所述第二滤波电路设置在所述第二通信节点的接收端和所述第三逻辑与门的输出端之间，所述第三滤波电路设置在所述第三通信节点的接收端和所述第四逻辑与门的输出端之间。

其中，所述第一滤波电路包括第一电阻和第一电容，所述第二滤波电路包括第二电阻和第二电容，所述第三滤波电路包括第三电阻和第三电容；

所述第一电阻的第一端连接所述第一电容的第一端和所述第一通信节点的接收端，所述第一电容的第二端接地，所述第一电阻的第二端连接所述第二逻辑与门的输出端；

所述第二电阻的第一端连接所述第二电容的第一端和所述第二通信节点的接收端，所述第二电容的第二端接地，所述第二电阻的第二端连接所述第三逻辑与门的输出端；

所述第三电阻的第一端连接所述第三电容的第一端和所述第三通信节点的接收端，所述第三电容的第二端接地，所述第三电阻的第二端连接所述第四逻辑与门的输出端。

其中，所述第一隔离电路包括第一光耦合隔离芯片，所述第二隔离电路包括第二光耦合隔离芯片。

本申请实施例第二方面，提供了一种板内通信装置，所述板内通信装置包括第一通信节点、第二通信节点、第三通信节点和本申请实施例第一方面中的任一种基于控制器局域网络CAN通信的板内通信电路。

其中，所述第一通信节点、所述第二通信节点和所述第三通信节点均包括微控制单元MCU和控制器局域网络CAN控制器。

其中，所述第一通信节点、所述第二通信节点和所述第三通信节点均包括MCU，所述MCU内集成有CAN控制器。

实施本申请实施例，针对不同低电平的三个通信节点的板内通信，通过在三个通信节点之间设置板内通信电路，可以在三个通信节点均无收发器的情况下实现三个通信节点的CAN通信，且将通信节点之间的CAN信号隔离，消除通信节点之间的CAN信号干扰，降低了硬件成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是现有通信节点采用CAN收发器进行CAN通信的示意图；

图1b是本申请实施例公开的一种基于控制器局域网络CAN通信的板内通信电路实现CAN通信的CAN信号示意图；

图1c是本申请实施例公开的一种基于控制器局域网络CAN通信的板内通信电路实现CAN通信的CAN信号的电平示意图；

图2是本申请实施例公开的一种基于控制器局域网络CAN通信的板内通信电路的结构示意图；

图3是本申请实施例公开的另一种基于控制器局域网络CAN通信的板内通信电路的结构示意图；

图4是本申请实施例公开的另一种基于控制器局域网络CAN通信的板内通信电路的结构示意图；

图5是本申请实施例公开的一种板内通信装置的结构示意图；

图6是本申请实施例公开的另一种板内通信装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本申请的一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都应属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开一种基于CAN通信的板内通信电路及装置，以下进行详细说明。

本申请实施例所涉及的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在现有的CAN通信中，每个通信节点是通过CAN收发器在总线上发送和接收其他通信节点的信号，因此，每个通信节点必须外加一个CAN收发器。

图1a是现有通信节点采用CAN收发器进行CAN通信的示意图。如图1a所示，第一通信节点、第二通信节点、第N通信节点之间可以通过CAN总线进行连接。其中，第一通信节点包括第一MCU、第一CAN控制器和第一CAN收发器，第二通信节点包括第二MCU、第二CAN控制器和第二CAN收发器，以此类推，第N通信节点包括第N MCU、第N CAN控制器和第N CAN收发器。每个通信节点在发送信号时，需要通过CAN收发器将发送的信号转换为共模信号(共模信号包括共模高电平CAN_H和共模低电平CAN_L)在CAN总线上传输。其中，CAN控制器可以集成在微控制单元MCU内部，也可以单独存在。图1a以CAN控制器集成在微控制单元MCU内部为例进行说明。

请参阅图1b，图1b是本申请实施例公开的一种采用CAN收发器实现CAN通信的CAN信号示意图。图1b是基于图1a使用CAN收发器的CAN通信中的CAN信号示意图。CAN信号是一种以显性电平和隐性电平交替出现的比特流信号，CAN信号可以包括传输控制命令，也可以包括数据段或数据块。CAN信号中，以“0”代表显性，显性对应为低电平，以“1”代表隐性，隐性对应为高电平。如图1b所示，CAN信号以控制命令为例，CAN信号在第一个时间段内为显性电平“0”、第二个时间段内为隐性电平“1”、第三个时间段内为显性电平“0”、第四个时间段内为显性电平“0”、第五个时间段内为隐性电平“1”，可以将这五个时间段的时长之和作为一个周期，在下一周期又会重复出现这五个时间段对应的电平，可以用于周期性的传输同一控制命令。

请参阅图1c，图1c是本申请实施例公开的一种采用CAN收发器实现CAN通信的CAN信号的电平示意图。图1c是基于图1a的使用CAN收发器的CAN通信中的CAN信号的电平示意图。如图1c所示，CAN信号中的显性电平和隐性电平不是对应两个具体数值的电压，而是对应为两个电压范围，例如，CAN信号中的显性电平为“0V～1.5V”时，相应的隐性电平为“1.5V～5V”；CAN信号中的显性电平为“0V～2.5V”时，相应的隐性电平为“2.5V～5V”；CAN信号中的显性电平为“0V～3.5V”时，相应的隐性电平为“3.5V～5V”。

但是，采用现有的CAN通信方式，在板内实现CAN通信时，为每个通信节点外加一个CAN收发器会增加板内通信的成本。

请参阅图2，图2是本申请实施例公开的一种基于控制器局域网络CAN通信的板内通信电路的结构示意图。如图2所示，本实施例中所描述的板内通信电路40用于实现第一通信节点10、第二通信节点20和第三通信节点30之间的板内CAN通信；

第一通信节点10的接地端VSS1和第二通信节点20的接地端VSS2为不同地电平，第一通信节点10的接地端VSS1和第三通信节点30的接地端VSS3为不同地电平，第二通信节点20的接地端VSS2和第三通信节点30的接地端VSS3为不同地电平；也即，三个通信节点的低电平两两不相同。

板内通信电路40的第一输入端401连接第一通信节点10的发送端TX1，板内通信电路40的第二输入端402连接第二通信节点20的发送端TX2，板内通信电路40的第三输入端403连接第三通信节点30的发送端TX3；板内通信电路40的第一输出端404连接第一通信节点10的接收端RX1，板内通信电路40的第二输出端405连接第二通信节点20的接收端RX2，板内通信电路40的第三输出端406连接第三通信节点30的接收端RX3；

板内通信电路40用于在第一通信节点10的发送端TX1或第二通信节点20的发送端TX2或第三通信节点30的发送端TX3为低电平的情况下，实现第一通信节点10的接收端RX1、第二通信节点20的接收端RX2和第三通信节点30的接收端RX3为低电平；

板内通信电路40还用于在第一通信节点10的发送端TX1、第二通信节点20的发送端TX2和第三通信节点30的发送端TX3为高电平的情况下，实现第一通信节点10的接收端RX1、第二通信节点20的接收端RX2和第三通信节点30的接收端RX3为高电平；

板内通信电路40还用于隔离第一通信节点10发送的CAN信号与第二通信节点20发送的CAN信号，板内通信电路40还用于隔离第一通信节点10发送的CAN信号与第三通信节点30发送的CAN信号，板内通信电路40还用于隔离第二通信节点20发送的CAN信号与第三通信节点30发送的CAN信号。

本申请实施例中，板内通信电路40，也可以称为片内通信电路，是在同一个电路板内的通信电路或者是在同一个芯片的集成电路内部的通信电路。板内通信电路40可以用于无需大电缆线来承载大电流的电路板中，比如，印制电路板(printed circuit board，PCB)等。通信节点可以为微控制单元(microcontroller unit,MCU)，也可以为微控制单元MCU与其他电子元件相互连接的单元，还可以为包含微控制单元MCU的集成电子器件。第一通信节点10、第二通信节点20、第三通信节点30均为不包含CAN收发器的通信节点。

第一通信节点10、第二通信节点20、第三通信节点30可以通过板内通信电路40实现控制器局域网络CAN总线通信。第一通信节点10、第二通信节点20、第三通信节点30可以通过板内通信电路40进行数据传输和控制命令传输。

其中，CAN总线可以用于传输数据，也可以用于传输控制命令。传输数据时，可以以数据块为单位，对数据块进行编码，得到以比特(二进制数的一位包含的信息＝1比特)为最小单位的数据块。

CAN总线，是国际上应用最广泛的现场总线之一。20世纪80年代初，德国Bosch公司为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪表之间的数据交换问题，开发出CAN总线。CAN总线能有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，具有抗干扰性强和使用可靠等优点，最初主要应用汽车工业，现在广泛应用于汽车工业、航空工业和工业控制等自动化领域，如分布式环境监测系统、温室环境监控系统、变电站变监测系统等。

CAN总线是一种串行数据通信协议，其通信接口(比如，第一通信节点10、第二通信节点20、第三通信节点30)中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等项工作。用户可在其基础上开发适应系统实际需要的应用层通信协议。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块编码，采用这种方法可使网络内节点个数在理论上不受限制，还可使不同的节点同时收到相同的数据。

CAN总线具有如下优点：

(1)CAN总线是一种多主总线，即每个节点机均可成为主机，且节点机之间也可进行通信；

(2)CAN总线的通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbps；

(3)CAN总线中传输的数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令，工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性；

(4)CAN协议采用循环冗余校验码(cyclic redundancy check，CRC)校验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性；

(5)CAN可以以多主方式工作，网络上任意节点均可以在任意时刻主动地向总线上其它节点发送信息，实现点对点、一点对多点及全局广播几种方式发送接收数据；

(6)CAN采用非破坏性总线仲裁技术，当两个节点同时向总线上发送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据，节省了总线冲突仲裁时间。

CAN总线的典型的应用场景：主节点接收其他节点发送的现场数据，如现场温度、电流、压力等参数，主节点经过处理后生成各种控制命令，并通过CAN总线将控制命令发送至各个其他节点。

本申请实施例的板内通信电路40用于三个通信节点之间的CAN通信，第一通信节点10、第二通信节点20、第三通信节点30接的地均不相同。如果第一通信节点10与第二通信节点20之间不进行隔离，则第一通信节点10与第二通信节点20之间进行CAN通信时会相互干扰；如果第一通信节点10与第三通信节点30之间不进行隔离，则第一通信节点10与第三通信节点30之间进行CAN通信时会相互干扰；如果第二通信节点20与第三通信节点30之间不进行隔离，则第二通信节点20与第三通信节点30之间进行CAN通信时会相互干扰。

本申请实施例的板内通信电路40可以隔离第一通信节点10发送的CAN信号与第二通信节点20发送的CAN信号，还可以隔离第一通信节点10发送的CAN信号与第三通信节点30发送的CAN信号，还可以隔离第二通信节点20发送的CAN信号与第三通信节点30发送的CAN信号，从而避免第一通信节点10与第二通信节点20之间进行CAN通信时的干扰，避免第一通信节点10与第三通信节点30之间进行CAN通信时的干扰，避免第二通信节点20与第三通信节点30之间进行CAN通信时的干扰。

本申请实施例中，在第一通信节点10的发送端TX1发送的CAN信号、第二通信节点20的发送端TX2发送的CAN信号、第三通信节点30的发送端TX3发送的CAN信号均为高电平的情况下，板内通信电路40可以实现第一通信节点10的接收端RX1、第二通信节点20的接收端RX2和第三通信节点30的接收端RX3为高电平，在通信节点均没有CAN收发器的情况下实现原有的通信功能(即，在其中任意一个通信节点的发送端为低电平的情况下，所有的通信节点的接收端均为低电平，在所有的通信节点的发送端均为高电平的情况下，所有的通信节点的接收端才为高电平)。

请参阅表1，表1是图2的板内通信电路的通信节点之间的电平变化。如表1所示，高电平为“1”，低电平为“0”。从表1可以看出，只要第一通信节点、第二通信节点、第三通信节点的其中任意一个发送端(TX1或TX2或TX3)为低电平，第一通信节点、第二通信节点和第三通信节点的接收端(RX1和RX2和RX3)均为低电平，当第一通信节点、第二通信节点和第三通信节点的接收端的发送端(TX1和TX2和TX3)均为高电平时，第一通信节点、第二通信节点和第三通信节点的接收端(RX1和RX2和RX3)均为高电平。图2的板内通信电路不采用图1a的CAN收发器，不采用CAN信号，也能实现CAN通信的功能。

高电平和低电平分别对应的是数字信号的“1”和“0”。高电平对应的模拟信号的电压范围和低电平对应的模拟信号的电压范围没有交集。举例来说，高电平对应的模拟信号的电压范围为大于2.5V，低电平对应的模拟信号的电压范围为0～1.2V。

表1

其中，TX1为第一通信节点10的发送端，TX2为第二通信节点20的发送端，TX3为第三通信节点30的发送端，RX1为第一通信节点10的接收端，RX2为第二通信节点20的接收端，RX3为第三通信节点30的接收端。

本申请实施例中，针对不同低电平的三个通信节点的板内通信，通过在三个通信节点之间设置板内通信电路，可以在三个通信节点均无收发器的情况下实现三个通信节点的CAN通信，且将通信节点之间的CAN信号隔离，消除通信节点之间的CAN信号干扰。

请参阅图3，图3是本申请实施例公开的另一种基于控制器局域网络CAN通信的板内通信电路的结构示意图。板内通信电路40包括第一逻辑与门41、第二逻辑与门42、第三逻辑与门43、第四逻辑门44、第一隔离电路45和第二隔离电路46。

为了便于本领域技术人员的理解，图3中的第一逻辑与门采用符号“AND1”进行替代，第二逻辑与门采用符号“AND2”进行替代，第三逻辑与门采用符号“AND3”进行替代，第四逻辑与门采用符号“AND4”进行替代。

第一通信节点10的发送端TX1连接第一逻辑与门41的第一输入端411，第一通信节点10的接收端RX1连接第二逻辑与门42的输出端423和第一隔离电路45的第一输入端451，第一逻辑与门41的第二输入端412连接第一隔离电路45的第二输出端454，第一隔离电路45的第一输出端452连接第三逻辑与门43的第二输入端432，第一隔离电路45的第二输入端453连接第三逻辑与门43的第一输入端431和第二通信节点20的发送端TX2，第三逻辑与门43的输出端433连接第二通信节点20的接收端RX2，第二逻辑与门42的第一输入端421连接第一逻辑与门41的输出端413和第二隔离电路46的第二输入端463，第二逻辑与门42的第二输入端422连接第二隔离电路46的第一输出端462，第二隔离电路46的第一输入端461连接第四逻辑与门44的第一输入端441和第三通信节点30的发送端TX3，第二隔离电路46的第二输出端464连接第四逻辑与门44的第二输入端442，第四逻辑与门44的输出端443连接第三通信节点30的接收端RX3。

其中，第一逻辑与门41的第一输入端411可以对应图2中板内通信电路40的第一输入端401，第三逻辑与门43的第一输入端431可以对应图2中板内通信电路40的第二输入端402，第四逻辑与门44的第一输入端441可以对应图2中板内通信电路40的第三输入端403，第二逻辑与门42的输出端423可以对应图2中板内通信电路40的第一输出端404，第三逻辑与门43的输出端433可以对应图2中板内通信电路40的第二输出端405，第四逻辑与门44的输出端443可以对应图2中板内通信电路40的第三输出端406。

本申请实施例中的逻辑与门可以是执行“与”运算的基本逻辑门电路。本申请实施例中的逻辑与门可以是2输入与门，每个逻辑与门可以包含两个输入端和一个输出端。

其中，第一隔离电路45和第二隔离电路46可以为隔离芯片，可以使被隔离的两个通信节点之间没有电的直接连接，主要是防止因有电的连接而引起的干扰。第一隔离电路45可以将第一通信节点10和第二通信节点20进行隔离，第二隔离电路46可以将第一通信节点10和第三通信节点30进行隔离，第一隔离电路45和第二隔离电路46可以将第二通信节点20和第三通信节点30进行隔离。比如，第一通信节点10的工作电压为直流低压、第二通信节点20的工作电压为直流高压、第三通信节点30的工作电压为交流电。又比如，第一通信节点10的工作电压为直流低压、第二通信节点20的工作电压为直流高压、第三通信节点30的工作电压为直流超高压。如果第一通信节点10与第二通信节点20之间不采用隔离电路，则第一通信节点10与第二通信节点20之间会相互干扰。如果第一通信节点10与第三通信节点30之间不采用隔离电路，则第一通信节点10与第三通信节点30之间会相互干扰。如果第二通信节点20与第三通信节点30之间不采用隔离电路，则第二通信节点20与第三通信节点30之间会相互干扰。采用本方案后，则会避免出现这样的问题。

可选的，第一隔离电路45可以包括第一光耦合隔离芯片，第二隔离电路46可以包括第二光耦合隔离芯片。可以应用在第一通信节点10的工作电压为直流高压(比如，节点的工作电压在50-500V)，第二通信节点20的工作电压为直流低压(比如，节点的工作电压小于50V)，而第三通信节点30为直流超高压(比如，节点的工作电压大于500V)的情况。

可以通过第一隔离电路45、第二隔离电路46、第一逻辑与门41、第二逻辑与门42、第三逻辑与门43、第四逻辑与门44实现“在任意一个通信节点的发送端为低电平的情况下，所有的通信节点的接收端均为低电平，在所有的通信节点的发送端均为高电平的情况下，所有的通信节点的接收端才为高电平”的功能。

具体的，在第一通信节点10的发送端TX1为低电平的情况下，第一逻辑与门41的输出端413为低电平，第二逻辑与门42的输出端423为低电平，使得第一通信节点10的接收端RX1为低电平；第一隔离电路45将第一隔离电路45的第一输入端451的低电平传输至第一隔离电路45的第一输出端452，第三逻辑与门43的输出端433为低电平，使得第二通信节点20的接收端RX2为低电平；第二隔离电路46将第二隔离电路46的第二输入端463的低电平传输至第二隔离电路46的第二输出端464，第四逻辑与门44的输出端443为低电平，使得第三通信节点30的接收端RX3为低电平；

在第二通信节点20的发送端TX2为低电平的情况下，第三逻辑与门43的输出端433为低电平，使得第二通信节点20的接收端RX2为低电平；第一隔离电路45将第一隔离电路45的第二输入端453的低电平传输至第一隔离电路45的第二输出端454，第一逻辑与门41的输出端413为低电平，第二逻辑与门42的输出端423为低电平，使得第一通信节点10的接收端RX1为低电平；第二隔离电路46将第二隔离电路46的第二输入端463的低电平传输至第二隔离电路46的第二输出端464，第四逻辑与门44的输出端443为低电平，使得第三通信节点30的接收端RX3为低电平；

在第三通信节点30的发送端TX3为低电平的情况下，第四逻辑与门44的输出端443为低电平，以使第三通信节点30的接收端RX3为低电平；第二隔离电路46将第二隔离电路46的第一输入端461的低电平传输至第二隔离电路46的第一输出端462，第二逻辑与门42的输出端423为低电平，使得第一通信节点10的接收端RX1为低电平；第一隔离电路45将第一隔离电路45的第一输入端451的低电平输出至第一隔离电路45的第一输出端452，第三逻辑与门43的输出端433为低电平，使得第二通信节点20的接收端RX2为低电平。

具体的，在第一通信节点10的发送端TX1、第二通信节点20的发送端TX2和第三通信节点30的发送端TX3为高电平的情况下，第一逻辑与门41的输出端411为高电平，第二隔离电路46将第二隔离电路46的第二输入端463的高电平传输至第二隔离电路46的第二输出端464，第四逻辑与门44的输出端443为高电平，以使第三通信节点30的接收端RX3为高电平；第二隔离电路46将第二隔离电路46的第一输入端461的高电平传输至第二隔离电路46的第一输出端462，第二逻辑与门42的输出端423为高电平，以使第一通信节点10的接收端RX1为高电平；第一隔离电路45将第一隔离电路45的第一输入端451的高电平传输至第一隔离电路45的第一输出端452，第三逻辑与门43的输出端431为高电平，以使第二通信节点20的接收端RX2为高电平。

可选的，请参阅图4，图4是本申请实施例公开的另一种基于控制器局域网络CAN通信的板内通信电路的结构示意图。图4是在图3的基础上进一步优化得到的。如图4所示，在图3的基础上，本实施例中所描述的板内通信电路40还包括第一滤波电路50、第二滤波电路60和第三滤波电路70；第一滤波电路50设置在第一通信节点10的接收端RX1和第二逻辑与门42的输出端423之间，第二滤波电路60设置在第二通信节点20的接收端RX2和第三逻辑与门43的输出端433之间，第三滤波电路70设置在第三通信节点30的接收端RX3和第四逻辑与门44的输出端443之间。

其中，第一滤波电路50包括第一电阻R1和第一电容C1，第二滤波电路60包括第二电阻R2和第二电容C2，第三滤波电路70包括第三电阻R3和第三电容C3；

第一电阻R1的第一端连接第一电容C1的第一端和第一通信节点10的接收端RX1，第一电容C1的第二端接地，第一电阻R1的第二端连接第二逻辑与门42的输出端423；

第二电阻R2的第一端连接第二电容C2的第一端和第二通信节点20的接收端RX2，第二电容C2的第二端接地，第二电阻R2的第二端连接第三逻辑与门43的输出端433；

第三电阻R3的第一端连接第三电容C3的第一端和第三通信节点30的接收端RX3，第三电容C3的第二端接地，第三电阻R3的第二端连接第四逻辑与门44的输出端443。

通信节点之间进行通信时，通信节点的接收端可能受到各种因素的干扰而很难接收到纯净的信号，第一滤波电路、第二滤波电路、第三滤波电路抗干扰性强，使得板内通信电路不仅可以实现通信节点之间的板内CAN通信，还可以减少通信节点的接收端可能收到的干扰信号，提高板内CAN通信的可靠性。

请参阅图5，图5是本申请实施例公开的一种板内通信装置的结构示意图。如图5所示，本实施例中所描述的板内通信装置100，包括第一通信节点10、第二通信节点20、第三通信节点30和上述图2或图3或图4所示的板内通信电路40。

第一通信节点10的电源端VDD1连接第一辅助电源，第二通信节点20的电源端VDD2连接第二辅助电源，第三通信节点30的电源端VDD3连接第三辅助电源。

其中，第一通信节点10、第二通信节点20和第三通信节点30均可以包括微控制单元MCU和CAN控制器，MCU和CAN控制器为分离的元件。如图5所示，第一通信节点10包括MCU1和CAN控制器1，第二通信节点20包括MCU2和CAN控制器2，第三通信节点30包括MCU3和CAN控制器3。

CAN控制器，用于控制对应的通信节点根据CAN总线协议控制进行数据帧的发送和接收。

本申请实施例中，微控制单元MCU和CAN控制器互相连接、协同工作，共同构成一个通信节点。板内通信装置中的三个通信节点通过板内通信电路实现板内CAN通信。

请参阅图6，图6是本申请实施例公开的另一种板内通信装置的结构示意图。如图6所示，本实施例中所描述的板内通信装置，包括第一通信节点10、第二通信节点20、第三通信节点3和上述图2或图3或图4所示的板内通信电路40。其中：

第一通信节点10、第二通信节点20和第三通信节点30均包括微控制单元MCU，在微控制单元MCU内集成有CAN控制器。如图6所示，第一通信节点10包括MCU1，在MCU1内集成有CAN控制器1，第二通信节点20包括MCU2，在MCU2内集成有CAN控制器2，第三通信节点30包括MCU3，在MCU3内集成有CAN控制器3。

本申请实施例中，微控制单元MCU中集成有CAN控制器，微控制单元MCU可以直接构成一个通信节点。板内通信装置中的三个通信节点通过板内通信电路实现板内CAN通信。

以上对本申请实施例所提供的一种基于CAN通信的板内通信电路及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种基于CAN通信的板内通信电路，用于实现第一通信节点、第二通信节点和第三通信节点之间的板内CAN通信,其特征在于，

所述板内通信电路的第一输入端连接所述第一通信节点的发送端，所述板内通信电路的第二输入端连接所述第二通信节点的发送端，所述板内通信电路的第三输入端连接所述第三通信节点的发送端；所述板内通信电路的第一输出端连接所述第一通信节点的接收端，所述板内通信电路的第二输出端连接所述第二通信节点的接收端，所述板内通信电路的第三输出端连接所述第三通信节点的接收端；所述第一通信节点的接地端、所述第二通信节点的接地端和所述第三通信节点的接地端分别连接不同的地电平；所述第一通信节点的工作电压、所述第二通信节点的工作电压、所述第三通信节点的工作电压互不相同；

在所述第一通信节点的发送端和/或所述第二通信节点的发送端和/或所述第三通信节点的发送端为低电平的情况下，所述第一通信节点的接收端、所述第二通信节点的接收端和所述第三通信节点的接收端为低电平；

在所述第一通信节点的发送端、所述第二通信节点的发送端和所述第三通信节点的发送端均为高电平的情况下，所述第一通信节点的接收端、所述第二通信节点的接收端和所述第三通信节点的接收端为高电平；

所述板内通信电路还用于隔离所述第一通信节点发送的CAN信号与所述第二通信节点发送的CAN信号，所述板内通信电路还用于隔离所述第一通信节点发送的CAN信号与所述第三通信节点发送的CAN信号，所述板内通信电路还用于隔离所述第二通信节点发送的CAN信号与所述第三通信节点发送的CAN信号；

所述板内通信电路包括第一逻辑与门、第二逻辑与门、第三逻辑与门、第四逻辑与门、第一隔离电路和第二隔离电路；

所述第一通信节点的发送端连接所述第一逻辑与门的第一输入端，所述第一通信节点的接收端连接所述第二逻辑与门的输出端和所述第一隔离电路的第一输入端，所述第一逻辑与门的第二输入端连接所述第一隔离电路的第二输出端，所述第一隔离电路的第一输出端连接所述第三逻辑与门的第二输入端，所述第一隔离电路的第二输入端连接所述第三逻辑与门的第一输入端和所述第二通信节点的发送端，所述第三逻辑与门的输出端连接所述第二通信节点的接收端，所述第二逻辑与门的第一输入端连接所述第一逻辑与门的输出端和所述第二隔离电路的第二输入端，所述第二逻辑与门的第二输入端连接所述第二隔离电路的第一输出端，所述第二隔离电路的第一输入端连接所述第四逻辑与门的第一输入端和所述第三通信节点的发送端，所述第二隔离电路的第二输出端连接所述第四逻辑与门的第二输入端，所述第四逻辑与门的输出端连接所述第三通信节点的接收端。

2.根据权利要求1所述的板内通信电路，其特征在于，在所述第一通信节点的发送端为低电平的情况下，所述第一逻辑与门的输出端为低电平，所述第二逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第一通信节点的接收端为低电平；所述第一隔离电路将所述第一隔离电路的第一输入端的低电平传输至所述第一隔离电路的第一输出端，第三逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第二通信节点的接收端为低电平；所述第二隔离电路将所述第二隔离电路的第二输入端的低电平传输至所述第二隔离电路的第二输出端，所述第四逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第三通信节点的接收端为低电平；

在所述第二通信节点的发送端为低电平的情况下，所述第三逻辑与门的输出端为低电平，使得第二通信节点的接收端为低电平；所述第一隔离电路将所述第一隔离电路的第二输入端的低电平传输至所述第一隔离电路的第二输出端，所述第一逻辑与门的输出端为低电平，所述第二逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第一通信节点的接收端为低电平；所述第二隔离电路将所述第二隔离电路的第二输入端的低电平传输至所述第二隔离电路的第二输出端，所述第四逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第三通信节点的接收端为低电平；

在所述第三通信节点的发送端为低电平的情况下，所述第四逻辑与门的输出端为低电平，以使所述第三通信节点的接收端为低电平；所述第二隔离电路将所述第二隔离电路的第一输入端的低电平传输至所述第二隔离电路的第一输出端，所述第二逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第一通信节点的接收端为低电平；所述第一隔离电路将所述第一隔离电路的第一输入端的低电平输出至所述第一隔离电路的第一输出端，所述第三逻辑与门的输出端为低电平，使得所述第二通信节点的接收端为低电平。

3.根据权利要求1所述的板内通信电路，其特征在于，在所述第一通信节点的发送端、所述第二通信节点的发送端和所述第三通信节点的发送端为高电平的情况下，所述第一逻辑与门的输出端为高电平，所述第二隔离电路将所述第二隔离电路的第二输入端的高电平传输至所述第二隔离电路的第二输出端，所述第四逻辑与门的输出端为高电平，以使所述第三通信节点的接收端为高电平；所述第二隔离电路将所述第二隔离电路的第一输入端的高电平传输至所述第二隔离电路的第一输出端，所述第二逻辑与门的输出端为高电平，以使所述第一通信节点的接收端为高电平；所述第一隔离电路将所述第一隔离电路的第一输入端的高电平传输至所述第一隔离电路的第一输出端，所述第三逻辑与门的输出端为高电平，以使所述第二通信节点的接收端为高电平。

4.根据权利要求1~3任一项所述的板内通信电路，其特征在于，所述板内通信电路还包括第一滤波电路、第二滤波电路和第三滤波电路；所述第一滤波电路设置在所述第一通信节点的接收端和所述第二逻辑与门的输出端之间，所述第二滤波电路设置在所述第二通信节点的接收端和所述第三逻辑与门的输出端之间，所述第三滤波电路设置在所述第三通信节点的接收端和所述第四逻辑与门的输出端之间。

5.根据权利要求4所述的板内通信电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括第一电阻和第一电容，所述第二滤波电路包括第二电阻和第二电容，所述第三滤波电路包括第三电阻和第三电容；

所述第一电阻的第一端连接所述第一电容的第一端和所述第一通信节点的接收端，所述第一电容的第二端接地，所述第一电阻的第二端连接所述第二逻辑与门的输出端；

所述第二电阻的第一端连接所述第二电容的第一端和所述第二通信节点的接收端，所述第二电容的第二端接地，所述第二电阻的第二端连接所述第三逻辑与门的输出端；

所述第三电阻的第一端连接所述第三电容的第一端和所述第三通信节点的接收端，所述第三电容的第二端接地，所述第三电阻的第二端连接所述第四逻辑与门的输出端。

6.根据权利要求1~3、5任一项所述的板内通信电路，其特征在于，所述第一隔离电路包括第一光耦合隔离芯片，所述第二隔离电路包括第二光耦合隔离芯片。

7.根据权利要求4所述的板内通信电路，其特征在于，所述第一隔离电路包括第一光耦合隔离芯片，所述第二隔离电路包括第二光耦合隔离芯片。

8.一种板内通信装置，其特征在于，所述板内通信装置包括第一通信节点、第二通信节点、第三通信节点和如权利要求1~7任一项所述的板内通信电路。

9.根据权利要求8所述的板内通信装置，其特征在于，所述第一通信节点、所述第二通信节点和所述第三通信节点均包括微控制单元MCU和控制器局域网络CAN控制器。

10.根据权利要求8所述的板内通信装置，其特征在于，所述第一通信节点、所述第二通信节点和所述第三通信节点均包括MCU，所述MCU内集成有CAN控制器。

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