CN117278350A - 具有光耦隔离的can通信电路及can通信系统 - Google Patents

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CN117278350A CN202311154850.2A CN202311154850A CN117278350A CN 117278350 A CN117278350 A CN 117278350A CN 202311154850 A CN202311154850 A CN 202311154850A CN 117278350 A CN117278350 A CN 117278350A
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Abstract

本发明公开了一种具有光耦隔离的CAN通信电路及CAN通信系统，包括主控制器、光耦收发隔离电路、光耦驱动隔离电路、CAN收发器和CAN信号传输电路；所述主控制器通过所述光耦收发隔离电路与所述CAN收发器电连接，所述主控制器还通过所述光耦驱动隔离电路与所述CAN收发器电连接，所述光耦收发隔离电路、所述光耦驱动隔离电路和所述CAN收发器均与外部的网络供电端电连接；所述CAN收发器还通过所述CAN信号传输电路与外部CAN终端电连接。本发明能以低成本的光耦实现双向CAN通信的隔离，隔离成本低，并全方位提升CAN通信电路的抗干扰性能。

Description

具有光耦隔离的CAN通信电路及CAN通信系统
技术领域
本发明涉及CAN通信领域，具体涉及一种具有光耦隔离的CAN通信电路及CAN通信系统。
背景技术
CAN总线是一种基于多主方式的串行通信总线，其在通信能力、可靠性、灵活性、传输距离远等方面有着明显的优势，称为业界最有前途的现场总线之一。而CAN总线在实际应用中，为了避免各部分之间的相互影响及干扰，需进行隔离。
然而，目前一般的CAN通信电路是非隔离的或者采用双电源芯片来实现隔离，非隔离的CAN通信电路容易出故障，特别是在整个通信系统具有多路CAN通信电路，且每路CAN通信电路的联网设备距离较大时，故障率极高，抗干扰性能差；而采用双电源芯片来实现隔离的CAN通信电路时，则要求每路CAN通信电路的联网设备都要提供双电源，使得整个通信系统的联网设备的设计更复杂、成本更高，并且每路CAN通信电路中的一个电源会加入整个通信系统的大网络，仍会带来信号干扰的风险，抗干扰性能也不佳。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种具有光耦隔离的CAN通信电路及CAN通信系统，以解决现有CAN通信电路抗干扰性能不佳和隔离成本高的问题。
本发明提供了一种具有光耦隔离的CAN通信电路，包括主控制器、光耦收发隔离电路、光耦驱动隔离电路、CAN收发器和CAN信号传输电路；
所述主控制器通过所述光耦收发隔离电路与所述CAN收发器电连接，所述主控制器还通过所述光耦驱动隔离电路与所述CAN收发器电连接，所述光耦收发隔离电路、所述光耦驱动隔离电路和所述CAN收发器均与外部的网络供电端电连接；所述CAN收发器还通过所述CAN信号传输电路与外部CAN终端电连接。
可选地，所述光耦收发隔离电路包括光耦发送隔离子电路和光耦接收隔离子电路；
所述光耦发送隔离子电路的输入端与所述主控制器的输出端电连接，所述光耦发送隔离子电路的输出端与所述CAN收发器的输入端电连接，所述光耦接收隔离子电路的输入端与所述CAN收发器的输出端电连接，所述光耦接收隔离子电路的输出端与所述主控制器的输入端电连接；所述光耦发送隔离子电路和所述光耦接收隔离子电路还分别与所述网络供电端电连接。
可选地，所述网络供电端具体为5V网络供电端；
所述光耦发送隔离子电路包括第一通信光耦Q4、第一电阻R30、第二电阻R40和第三电阻R75；
所述第一通信光耦Q4的发射管正极引脚与3.3V内部电路供电端电连接，所述第一通信光耦Q4的发射管负极引脚通过所述第一电阻R30与所述主控制器的输出端电连接，所述第一通信光耦Q4的2个空脚悬空；
所述第一通信光耦Q4的供电引脚和使能引脚均与所述5V网络供电端电连接，所述第一通信光耦Q4的输出引脚通过所述第三电阻R75与所述CAN收发器的输入端电连接；所述第二电阻R40的第一端连接在所述第一通信光耦Q4的供电引脚与所述5V网络供电端之间的公共连接端上，所述第二电阻R40的第二端连接在所述第一通信光耦Q4的输出引脚与所述第三电阻R75之间的公共连接端上；所述第一通信光耦Q4的接地引脚接地。
可选地，所述网络供电端具体为5V网络供电端；
所述光耦接收隔离子电路包括第二通信光耦Q6、第四电阻R63和第五电阻R78；
所述第二通信光耦Q6的发射管正极引脚与所述5V网络供电端电连接，所述第二通信光耦Q6的发射管负极引脚通过所述第五电阻R78与所述CAN收发器的输出端电连接，所述第二通信光耦Q6的2个空脚悬空；
所述第二通信光耦Q6的供电引脚和使能引脚均与3.3V内部电路供电端电连接，所述第二通信光耦Q6的输出引脚与所述主控制器的输入端电连接，所述第四电阻R63的第一端连接在所述第二通信光耦Q6的供电引脚与所述3.3V内部电路供电端之间的公共连接端上，所述第四电阻R63的第二端连接在所述第二通信光耦Q6的输出引脚与所述主控制器的输入端之间的公共连接端上；所述第二通信光耦Q6的接地引脚接地。
可选地，所述网络供电端具体为5V网络供电端；
所述光耦驱动隔离电路包括驱动光耦Q8、第六电阻R7和第七电阻R76；
所述驱动光耦Q8的发射管正极引脚通过所述第六电阻R7与3.3V内部电路供电端电连接，所述驱动光耦Q8的发射管负极引脚与所述主控制器的输出端电连接，所述驱动光耦Q8的接收管集电极引脚与所述CAN收发器的输入端电连接，所述驱动光耦Q8的接收管集电极引脚还通过所述第七电阻R76与所述5V网络供电端电连接；所述驱动光耦Q8的接收管发射极引脚接地。
可选地，所述CAN收发器包括收发芯片U10、第一电容C46和第二电容C49；
所述收发芯片U10的电源引脚VCC与所述5V网络供电端电连接，所述第一电容C46的第一端连接在所述收发芯片U10的电源引脚VCC与所述5V网络供电端之间的公共连接端上，所述第二电容C46的第二端接地；所述收发芯片U10的接地引脚GND接地；所述收发芯片U10的信号发射引脚RXD与所述光耦收发隔离电路的输入端电连接，所述收发芯片U10的信号接收引脚TXD与所述光耦收发隔离电路的输出端电连接；
所述收发芯片U10的驱动控制引脚STB连接在所述驱动光耦Q8的接收管集电极引脚与所述第七电阻R76之间的公共连接端上，所述收发芯片U10的参考电压输出引脚VIO通过所述第二电容C49接地，所述收发芯片U10的高电平CAN电压输入输出引脚CANH和低电平CAN电压输入输出引脚CANL均与所述CAN信号传输电路电连接。
可选地，所述CAN信号传输电路包括第三电容C47、第四电容C48和变压器L2；
所述变压器L2的初级线圈的同名端与所述收发芯片U10的高电平CAN电压输入输出引脚CANH电连接，所述变压器L2的次级线圈的同名端与所述收发芯片U10的低电平CAN电压输入输出引脚CANL电连接，所述变压器L2的初级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的高电平CAN信号输入输出端电连接，所述变压器L2的次级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的低电平CAN信号输入输出端电连接；
所述第四电容C48的第一端连接在所述变压器L2的初级线圈的同名端与所述收发芯片U10的高电平CAN电压输入输出引脚CANH之间的公共连接端上，所述第三电容C47的第一端连接在所述变压器L2的次级线圈的同名端与所述收发芯片U10的低电平CAN电压输入输出引脚CANL之间的公共连接端上，所述第四电容C48的第二端和所述第三电容C47的第二端均接地。
可选地，所述CAN信号传输电路还包括第八电阻R77、第一双向TVS管D8、第二双向TVS管D11和第三双向TVS管D16；
所述第八电阻R77的第一端和所述第一双向TVS管D8的第一端均连接在所述变压器L2的初级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的高电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上，所述第八电阻R77的第二端和所述第一双向TVS管D8的第二端均连接在所述变压器L2的次级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的低电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上；所述第二双向TVS管D11的第一端连接在所述变压器L2的初级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的高电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上，所述第二双向TVS管D11的第二端接地；所述第三双向TVS管D16的第一端连接在所述变压器L2的次级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的低电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上，所述第三双向TVS管D16的第二端接地。
可选地，所述主控制器包括具有至少一个信号输入输出接口和至少一组通信接口的单片机；其中，每组所述通信接口中均包括一个发射接口和接收接口；
所述光耦驱动隔离电路的输入端通过其中一个所述信号输入输出接口与所述单片机电连接，所述光耦收发隔离电路通过其中一组所述通信接口与所述单片机电连接。
此外，本发明还提供一种CAN通信系统，包括网络供电端和至少一路前述的具有光耦隔离的CAN通信电路；
每路所述具有光耦隔离的CAN通信电路均与所述网络供电端电连接。
本发明的有益效果：在主控制器与CAN收发器之间加入光耦收发隔离电路，能起到对CAN收发信号(包括主控制器向CAN收发器发送的数据电平信号和主控制器接收到CAN收发器发送的数据电平信号)的电气隔离作用；在主控制器与CAN收发器之间还加入光耦驱动隔离电路，能起到对主控制器向CAN收发器发送的驱动电平信号的电气隔离作用；基于上述光耦收发隔离电路和光耦驱动隔离电路，通过主控制器对CAN收发器的驱动控制，CAN收发器通过CAN信号传输电路与外部CAN终端进行数据交互，实现了主控制器与外部CAN终端之间的CAN通信，能以低成本的光耦实现CAN通信的隔离，隔离成本低，并全方位提升CAN通信电路的抗干扰性能。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明实施例一中一种具有光耦隔离的CAN通信电路的结构图；
图2示出了本发明实施例一中的光耦发送隔离子电路、光耦接收隔离子电路、光耦驱动隔离电路、CAN收发器和CAN信号传输电路的设计图；
图3示出了本发明实施例一中主控制器的设计图；
图4示出了本发明实施例二中一种CAN通信系统的结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，一种具有光耦隔离的CAN通信电路，包括主控制器、光耦收发隔离电路、光耦驱动隔离电路、CAN收发器和CAN信号传输电路；
所述主控制器通过所述光耦收发隔离电路与所述CAN收发器电连接，所述主控制器还通过所述光耦驱动隔离电路与所述CAN收发器电连接，所述光耦收发隔离电路、所述光耦驱动隔离电路和所述CAN收发器均与外部的网络供电端电连接；所述CAN收发器还通过所述CAN信号传输电路与外部CAN终端电连接。
本实施例的具有光耦隔离的CAN通信电路，在主控制器与CAN收发器之间加入光耦收发隔离电路，能起到对CAN收发信号(包括主控制器向CAN收发器发送的数据电平信号和主控制器接收到CAN收发器发送的数据电平信号)的电气隔离作用；在主控制器与CAN收发器之间还加入光耦驱动隔离电路，能起到对主控制器向CAN收发器发送的驱动电平信号的电气隔离作用；基于上述光耦收发隔离电路和光耦驱动隔离电路，通过主控制器对CAN收发器的驱动控制，CAN收发器通过CAN信号传输电路与外部CAN终端进行数据交互，实现了主控制器与外部CAN终端之间的CAN通信，能以低成本的光耦实现CAN通信的隔离，隔离成本低，并全方位提升CAN通信电路的抗干扰性能。
本实施例上述具有光耦隔离的CAN通信电路的工作原理如下：
主控制器通过光耦驱动隔离电路向CAN收发器发送经过隔离后的驱动电平信号，CAN收发器根据该隔离后的驱动电平信号开始工作；一方面，主控制器通过光耦收发隔离电路向CAN收发器发送经过隔离后的数据电平信号(具体为TTL电平信号或CMOS电平信号)，CAN收发器对该数据电平信号进行转换，得到CAN差分模拟电平信号，并通过CAN信号传输电路向外部终端进行数据传输；另一方面，CAN收发器通过CAN信号传输电路接收外部终端发送的CAN差分模拟电平信号，CAN收发器对该CAN差分模拟电平信号进行转换，得到数据电平信号，并通过光耦收发隔离电路的隔离后送入主控制器，实现主控制器与外部终端之间的双向CAN通信。
此外，本实施例CAN通信电路中光耦收发隔离电路、光耦驱动隔离电路和CAN收发器均与外部的网络供电端电连接，可在CAN通信系统具有多路该CAN通信电路时，共用同一个网络供电端，而无需每路CAN通信电路均设置一个对应的网络供电端，进而一方面可以使得整个通信系统的网络供电端独立于所有CAN通信电路而设置，便于标准化和维护；另一方面对于单个CAN通信电路，只需设置单电源给电路内部供电即可，进一步降低硬件成本。
需要说明的是，本发明是通过对具有光耦隔离的CAN通信电路的硬件电路和硬件电路之间的电连接关系进行改进，以实现隔离成本低和抗干扰性能强的CAN通信电路，不涉及计算机程序的改进，其中所涉及的计算机程序均采用现有的计算机程序。
优选地，所述光耦收发隔离电路包括光耦发送隔离子电路和光耦接收隔离子电路；
所述光耦发送隔离子电路的输入端与所述主控制器的输出端电连接，所述光耦发送隔离子电路的输出端与所述CAN收发器的输入端电连接，所述光耦接收隔离子电路的输入端与所述CAN收发器的输出端电连接，所述光耦接收隔离子电路的输出端与所述主控制器的输入端电连接；所述光耦发送隔离子电路和所述光耦接收隔离子电路还分别与所述网络供电端电连接。
通过分别设置光耦发送隔离子电路和光耦接收隔离子电路，能实现主控制器与外部CAN终端之间通信信号的双向隔离，有效提升整个通信电路的抗干扰性能。
具体地，本实施例所述网络供电端具体为5V网络供电端。当然，网络供电端还可以是其他规格的供电端，视CAN通信电路中光耦收发隔离电路、光耦驱动隔离电路和CAN收发器的具体供电需求而定。
优选地，如图2所示，所述光耦发送隔离子电路包括第一通信光耦Q4、第一电阻R30、第二电阻R40和第三电阻R75；
所述第一通信光耦Q4的发射管正极引脚与3.3V内部电路供电端电连接，所述第一通信光耦Q4的发射管负极引脚通过所述第一电阻R30与所述主控制器的输出端电连接，所述第一通信光耦Q4的2个空脚悬空；
所述第一通信光耦Q4的供电引脚和使能引脚均与所述5V网络供电端电连接，所述第一通信光耦Q4的输出引脚通过所述第三电阻R75与所述CAN收发器的输入端电连接；所述第二电阻R40的第一端连接在所述第一通信光耦Q4的供电引脚与所述5V网络供电端之间的公共连接端上，所述第二电阻R40的第二端连接在所述第一通信光耦Q4的输出引脚与所述第三电阻R75之间的公共连接端上；所述第一通信光耦Q4的接地引脚接地。
优选地，如图2所示，所述光耦接收隔离子电路包括第二通信光耦Q6、第四电阻R63和第五电阻R78；
所述第二通信光耦Q6的发射管正极引脚与所述5V网络供电端电连接，所述第二通信光耦Q6的发射管负极引脚通过所述第五电阻R78与所述CAN收发器的输出端电连接，所述第二通信光耦Q6的2个空脚悬空；
所述第二通信光耦Q6的供电引脚和使能引脚均与3.3V内部电路供电端电连接，所述第二通信光耦Q6的输出引脚与所述主控制器的输入端电连接，所述第四电阻R63的第一端连接在所述第二通信光耦Q6的供电引脚与所述3.3V内部电路供电端之间的公共连接端上，所述第四电阻R63的第二端连接在所述第二通信光耦Q6的输出引脚与所述主控制器的输入端之间的公共连接端上；所述第二通信光耦Q6的接地引脚接地。
上述光耦发送隔离子电路和光耦接收隔离子电路的结构类似，光耦发送隔离子电路用于将主控制器向CAN收发器发送的数据电平信号进行隔离，而光耦接收隔离子电路用于将CAN收发器向主控制器发送的数据电平信号进行隔离，实现CAN通信信号的双向隔离。
具体地，本实施例中第一通信光耦Q4和第二通信光耦Q6均采用6N137S型号的高速光耦，光耦发送隔离子电路和光耦接收隔离子电路中的电阻和电容均根据实际情况选择合适型号，此处不再列举。
当然，本实施例的3.3V内部供电端和5V网络供电端还可以是其他规格的供电端，视第一通信光耦Q4和第二通信光耦Q6的具体供电情况而定。
对于CAN通信系统，当该系统中包含多路CAN通信电路时，每路CAN通信电路中的内部电路供电端可以是3.3V供电端，也可以是其他规格的供电端，因此，CAN通信系统中不同的CAN通信电路的供电电位可以相同或不同。
优选地，如图2所示，所述光耦驱动隔离电路包括驱动光耦Q8、第六电阻R7和第七电阻R76；
所述驱动光耦Q8的发射管正极引脚通过所述第六电阻R7与3.3V内部电路供电端电连接，所述驱动光耦Q8的发射管负极引脚与所述主控制器的输出端电连接，所述驱动光耦Q8的接收管集电极引脚与所述CAN收发器的输入端电连接，所述驱动光耦Q8的接收管集电极引脚还通过所述第七电阻R76与所述5V网络供电端电连接；所述驱动光耦Q8的接收管发射极引脚接地。
通过上述结构的光耦驱动隔离电路，能以简单的电路结构、低成本的光耦，实现对主控制器向CAN收发器发送的驱动电平信号的有效电气隔离。
具体地，本实施例中驱动光耦Q8选用GX817C-S型号的光耦，具有传输速度快、精度高、功耗低和隔离性能好的优点，能对驱动电平信号起到较好的隔离作用。该光耦驱动隔离电路中的电阻可根据实际情况选择合适的规格或型号，此处不再列举。
优选地，如图2所示，所述CAN收发器包括收发芯片U10、第一电容C46和第二电容C49；
所述收发芯片U10的电源引脚VCC与所述5V网络供电端电连接，所述第一电容C46的第一端连接在所述收发芯片U10的电源引脚VCC与所述5V网络供电端之间的公共连接端上，所述第二电容C46的第二端接地；所述收发芯片U10的接地引脚GND接地；所述收发芯片U10的信号发射引脚RXD与所述光耦收发隔离电路的输入端电连接，所述收发芯片U10的信号接收引脚TXD与所述光耦收发隔离电路的输出端电连接；
所述收发芯片U10的驱动控制引脚STB连接在所述驱动光耦Q8的接收管集电极引脚与所述第七电阻R76之间的公共连接端上，所述收发芯片U10的参考电压输出引脚VIO通过所述第二电容C49接地，所述收发芯片U10的高电平CAN电压输入输出引脚CANH和低电平CAN电压输入输出引脚CANL均与所述CAN信号传输电路电连接。
上述结构的CAN收发器，利用收发芯片U10的STB引脚一方面接入网络供电端，实现通信线路的统一供电；另一方面接入主控制器通过光耦隔离驱动电路输出的驱动电平信号，基于该电平新信号开始工作；利用收发芯片U10的TXD引脚接入主控制器通过光耦发射隔离子电路输出的数据电平信号，并对该电平信号进行转换成CAN差分模拟电平信号，该CAN差分模拟电平信号通过收发芯片U10的CANH引脚和CANL引脚所分别连接的两个差分传输信号线向CAN信号传输电路输出，并送入外部CAN终端中；也利用收发芯片U10的CANH引脚和CANL引脚所分别连接的两个差分传输信号线，来接收外部CAN终端通过CAN信号传输电路向CAN收发器传输的CAN差分模拟电平信号，收发芯片U10将该CAN差分模拟电平信号转换成数据电平信号，利用收发芯片U10的RXD引脚向光耦接收隔离子电路输出，并送入主控制器中，进而实现完整的双向CAN通信。
具体地，本实施例中收发芯片U10选用SIT1050T型号的收发芯片，具有传输速度快、可靠性高、功耗低和易于集成等优点，能较好实现主控制器与外部CAN终端之间的双向CAN通信。该CAN收发器中的电容可根据实际情况选择合适的规格或型号，此处不再列举。
优选地，如图2所示，所述CAN信号传输电路包括第三电容C47、第四电容C48和变压器L2；
所述变压器L2的初级线圈的同名端与所述收发芯片U10的高电平CAN电压输入输出引脚CANH电连接，所述变压器L2的次级线圈的同名端与所述收发芯片U10的低电平CAN电压输入输出引脚CANL电连接，所述变压器L2的初级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的高电平CAN信号输入输出端电连接，所述变压器L2的次级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的低电平CAN信号输入输出端电连接；
所述第四电容C48的第一端连接在所述变压器L2的初级线圈的同名端与所述收发芯片U10的高电平CAN电压输入输出引脚CANH之间的公共连接端上，所述第三电容C47的第一端连接在所述变压器L2的次级线圈的同名端与所述收发芯片U10的低电平CAN电压输入输出引脚CANL之间的公共连接端上，所述第四电容C48的第二端和所述第三电容C47的第二端均接地。
在上述结构的CAN信号传输电路中，基于变压器和两个电容，不仅能在CAN收发器与外部CAN终端之间实现电气隔离，进一步提升整个CAN通信电路的抗干扰性能；而且具有信号滤波的功能，去除高频噪声和干扰信号，还具有电平匹配的作用，实现CAN总线与外部CAN终端之间的电平匹配，确保信号的正确传输；因此，通过上述结构的CAN信号传输电路，能有效提升整个CAN通信电路的稳定性和可靠性，保证信号传输的准确性和完整性。
优选地，如图2所示，所述CAN信号传输电路还包括第八电阻R77、第一双向TVS管D8、第二双向TVS管D11和第三双向TVS管D16；
所述第八电阻R77的第一端和所述第一双向TVS管D8的第一端均连接在所述变压器L2的初级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的高电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上，所述第八电阻R77的第二端和所述第一双向TVS管D8的第二端均连接在所述变压器L2的次级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的低电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上；所述第二双向TVS管D11的第一端连接在所述变压器L2的初级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的高电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上，所述第二双向TVS管D11的第二端接地；所述第三双向TVS管D16的第一端连接在所述变压器L2的次级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的低电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上，所述第三双向TVS管D16的第二端接地。
在CAN信号传输电路中加入上述第一双向TVS管D8、第二双向TVS管D11和第三双向TVS管D16，能在双向CAN通信中，起到保护电路的作用，防止过电压和过电流等异常情况对整个通信电路和外部CAN终端的损坏，提升CAN通信的安全性。
具体地，本实施例中三个双向TVS管均选用SMCJ6.5CA型号的TVS管，变压器L2选用51μH规格，其他电阻和电容根据实际情况选择合适型号或规格，此处不再列举。
具体地，如图2所示，外部CAN终端与CAN信号传输电路中引出的两条差分传输信号线的端口(包括CAN0-H端口和CAN0-L端口)连接。
优选地，所述主控制器包括具有至少一个信号输入输出接口和至少一组通信接口的单片机；其中，每组所述通信接口中均包括一个发射接口和接收接口；
所述光耦驱动隔离电路的输入端通过其中一个所述信号输入输出接口与所述单片机电连接，所述光耦收发隔离电路通过其中一组所述通信接口与所述单片机电连接。
光耦驱动隔离电路通过信号输入输出接口与单片机相连，便于驱动电平信号的接收；光耦收发隔离电路通过一组通信接口与单片机相连，便于CAN信号的双向传输，实现双向CAN通信。
具体地，如图3所示，本实施例中单片机即为MCU，其设有1个信号输入输出接口I/O1和一组通信接口(包括TX接口和RX接口)，信号输入输出接口I/O1与图2中光耦驱动隔离电路中的驱动光耦Q8的发射管正极引脚相连(即CAN_EN端口)，TX接口与图2中光耦发送隔离子电路中的第一通信光耦Q4的发射管正极引脚相连(即CAN_TX端口)，RX接口与图2中光耦接收隔离子电路中的第二通信光耦Q6的输出引脚相连(即CAN_RX端口)。该单片机可根据实际情况选择合适型号，此处不作限制。
实施例二
如图4所示，一种CAN通信系统，包括网络供电端和至少一路实施例一中的具有光耦隔离的CAN通信电路；
每路所述具有光耦隔离的CAN通信电路均与所述网络供电端电连接。
本实施例的CAN通信系统，基于实施例一中的具有光耦隔离的CAN通信电路，可以实现多个外部CAN终端的双向CAN通信，且具有优良的隔离性能，隔离成本低，抗干扰性能强；同时整个系统中可以具有不同的供电电位，兼容性强；每路CAN通信电路可以共用同一个网络供电端，网络供电端可独立于所有CAN通信电路而设置，便于标准化和维护；每路CAN通信电路中的内部供电只需设置单电源即可实现，硬件成本低。
本实施例所述的具有光耦隔离的CAN通信电路与实施例一中的具有光耦隔离的CAN通信电路的结构相同，因此本实施例的未尽细节，详见实施例一及图1至图3的具体描述，此处不再赘述。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种具有光耦隔离的CAN通信电路，其特征在于，包括主控制器、光耦收发隔离电路、光耦驱动隔离电路、CAN收发器和CAN信号传输电路；
所述主控制器通过所述光耦收发隔离电路与所述CAN收发器电连接，所述主控制器还通过所述光耦驱动隔离电路与所述CAN收发器电连接，所述光耦收发隔离电路、所述光耦驱动隔离电路和所述CAN收发器均与外部的网络供电端电连接；所述CAN收发器还通过所述CAN信号传输电路与外部CAN终端电连接。
2.根据权利要求1所述的具有光耦隔离的CAN通信电路，其特征在于，所述光耦收发隔离电路包括光耦发送隔离子电路和光耦接收隔离子电路；
所述光耦发送隔离子电路的输入端与所述主控制器的输出端电连接，所述光耦发送隔离子电路的输出端与所述CAN收发器的输入端电连接，所述光耦接收隔离子电路的输入端与所述CAN收发器的输出端电连接，所述光耦接收隔离子电路的输出端与所述主控制器的输入端电连接；所述光耦发送隔离子电路和所述光耦接收隔离子电路还分别与所述网络供电端电连接。
3.根据权利要求2所述的具有光耦隔离的CAN通信电路，其特征在于，所述网络供电端具体为5V网络供电端；
所述光耦发送隔离子电路包括第一通信光耦Q4、第一电阻R30、第二电阻R40和第三电阻R75；
所述第一通信光耦Q4的发射管正极引脚与3.3V内部电路供电端电连接，所述第一通信光耦Q4的发射管负极引脚通过所述第一电阻R30与所述主控制器的输出端电连接，所述第一通信光耦Q4的2个空脚悬空；
所述第一通信光耦Q4的供电引脚和使能引脚均与所述5V网络供电端电连接，所述第一通信光耦Q4的输出引脚通过所述第三电阻R75与所述CAN收发器的输入端电连接；所述第二电阻R40的第一端连接在所述第一通信光耦Q4的供电引脚与所述5V网络供电端之间的公共连接端上，所述第二电阻R40的第二端连接在所述第一通信光耦Q4的输出引脚与所述第三电阻R75之间的公共连接端上；所述第一通信光耦Q4的接地引脚接地。
4.根据权利要求2所述的具有光耦隔离的CAN通信电路，其特征在于，所述网络供电端具体为5V网络供电端；
所述光耦接收隔离子电路包括第二通信光耦Q6、第四电阻R63和第五电阻R78；
所述第二通信光耦Q6的发射管正极引脚与所述5V网络供电端电连接，所述第二通信光耦Q6的发射管负极引脚通过所述第五电阻R78与所述CAN收发器的输出端电连接，所述第二通信光耦Q6的2个空脚悬空；
所述第二通信光耦Q6的供电引脚和使能引脚均与3.3V内部电路供电端电连接，所述第二通信光耦Q6的输出引脚与所述主控制器的输入端电连接，所述第四电阻R63的第一端连接在所述第二通信光耦Q6的供电引脚与所述3.3V内部电路供电端之间的公共连接端上，所述第四电阻R63的第二端连接在所述第二通信光耦Q6的输出引脚与所述主控制器的输入端之间的公共连接端上；所述第二通信光耦Q6的接地引脚接地。
5.根据权利要求1所述的具有光耦隔离的CAN通信电路，其特征在于，所述网络供电端具体为5V网络供电端；
所述光耦驱动隔离电路包括驱动光耦Q8、第六电阻R7和第七电阻R76；
所述驱动光耦Q8的发射管正极引脚通过所述第六电阻R7与3.3V内部电路供电端电连接，所述驱动光耦Q8的发射管负极引脚与所述主控制器的输出端电连接，所述驱动光耦Q8的接收管集电极引脚与所述CAN收发器的输入端电连接，所述驱动光耦Q8的接收管集电极引脚还通过所述第七电阻R76与所述5V网络供电端电连接；所述驱动光耦Q8的接收管发射极引脚接地。
6.根据权利要求5所述的具有光耦隔离的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN收发器包括收发芯片U10、第一电容C46和第二电容C49；
所述收发芯片U10的电源引脚VCC与所述5V网络供电端电连接，所述第一电容C46的第一端连接在所述收发芯片U10的电源引脚VCC与所述5V网络供电端之间的公共连接端上，所述第二电容C46的第二端接地；所述收发芯片U10的接地引脚GND接地；所述收发芯片U10的信号发射引脚RXD与所述光耦收发隔离电路的输入端电连接，所述收发芯片U10的信号接收引脚TXD与所述光耦收发隔离电路的输出端电连接；
所述收发芯片U10的驱动控制引脚STB连接在所述驱动光耦Q8的接收管集电极引脚与所述第七电阻R76之间的公共连接端上，所述收发芯片U10的参考电压输出引脚VIO通过所述第二电容C49接地，所述收发芯片U10的高电平CAN电压输入输出引脚CANH和低电平CAN电压输入输出引脚CANL均与所述CAN信号传输电路电连接。
7.根据权利要求6所述的具有光耦隔离的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN信号传输电路包括第三电容C47、第四电容C48和变压器L2；
所述变压器L2的初级线圈的同名端与所述收发芯片U10的高电平CAN电压输入输出引脚CANH电连接，所述变压器L2的次级线圈的同名端与所述收发芯片U10的低电平CAN电压输入输出引脚CANL电连接，所述变压器L2的初级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的高电平CAN信号输入输出端电连接，所述变压器L2的次级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的低电平CAN信号输入输出端电连接；
所述第四电容C48的第一端连接在所述变压器L2的初级线圈的同名端与所述收发芯片U10的高电平CAN电压输入输出引脚CANH之间的公共连接端上，所述第三电容C47的第一端连接在所述变压器L2的次级线圈的同名端与所述收发芯片U10的低电平CAN电压输入输出引脚CANL之间的公共连接端上，所述第四电容C48的第二端和所述第三电容C47的第二端均接地。
8.根据权利要求7所述的具有光耦隔离的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN信号传输电路还包括第八电阻R77、第一双向TVS管D8、第二双向TVS管D11和第三双向TVS管D16；
所述第八电阻R77的第一端和所述第一双向TVS管D8的第一端均连接在所述变压器L2的初级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的高电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上，所述第八电阻R77的第二端和所述第一双向TVS管D8的第二端均连接在所述变压器L2的次级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的低电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上；所述第二双向TVS管D11的第一端连接在所述变压器L2的初级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的高电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上，所述第二双向TVS管D11的第二端接地；所述第三双向TVS管D16的第一端连接在所述变压器L2的次级线圈的非同名端与所述外部CAN终端的低电平CAN信号输入输出端之间的公共连接端上，所述第三双向TVS管D16的第二端接地。
9.根据权利要求1至8任一项所述的具有光耦隔离的CAN通信电路，其特征在于，所述主控制器包括具有至少一个信号输入输出接口和至少一组通信接口的单片机；其中，每组所述通信接口中均包括一个发射接口和接收接口；
所述光耦驱动隔离电路的输入端通过其中一个所述信号输入输出接口与所述单片机电连接，所述光耦收发隔离电路通过其中一组所述通信接口与所述单片机电连接。
10.一种CAN通信系统，其特征在于，包括网络供电端和至少一路如权利要求1至9任一项所述的具有光耦隔离的CAN通信电路；
每路所述具有光耦隔离的CAN通信电路均与所述网络供电端电连接。
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