CN202094916U

CN202094916U - Can总线的故障检测系统

Info

Publication number: CN202094916U
Application number: CN2011202115497U
Authority: CN
Inventors: 易伟春; 李葵芳; 王帅
Original assignee: Changsha Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-06-21

Abstract

本实用新型公开了一种CAN总线的故障检测系统。该CAN总线的故障检测系统包括：控制器，第一端连接于CAN总线的高电平线，第二端连接于CAN总线的低电平线，用于根据CAN总线的高电平线和CAN总线的低电平线上的电位差来判断CAN总线是否存在通讯故障。通过本实用新型，解决了现有技术中的CAN总线的故障检测方式通用性比较差的问题。

Description

CAN总线的故障检测系统

技术领域

本实用新型涉及检测领域，具体而言，涉及一种CAN总线的故障检测系统。

背景技术

CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面，以适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN进行大量数据的高速通信”等需要。而且在智能型机械控制设备上，用到了精度、搞干扰性比较高的CAN协议的传感器，如回转编码器、倾角传感器等，以满足实时、精确控制。

如果传感器出现故障或接线断开等，造成CAN通讯中断，则控制系统就不能正常工作，就有可能出现危险状况。所以要对传感器CAN通讯状态进行实时监控，以便在CAN通讯异常时能够提示操作人员及时排查或采取应急措施。

在现有技术中，传感器通常使用特定ID的字节位发送0和1轮流跳变的心跳数据，外界通讯元器件就可以通过检测传感器心跳的有无来判断通讯是否正常。但是由于并不是所有CAN通讯的传感器都带心跳输出，而且无心跳信号不能具体判断是CAN元器件的问题还是CAN通讯线路的问题，其中CAN通讯线路问题有分为较多种情况，比较复杂，所以无法单纯用心跳信号来判断具体通讯故障。因而现有技术中的CAN总线的故障检测方式通用性比较差。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种CAN总线的故障检测系统，以解决现有技术中的CAN总线的故障检测方式通用性比较差的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种CAN总线的故障检测系统。该CAN总线的故障检测系统包括：控制器，第一端连接于CAN总线的高电平线，第二端连接于CAN总线的低电平线，用于根据CAN总线的高电平线和CAN总线的低电平线上的电位差来判断CAN总线是否存在通讯故障。

进一步地，CAN总线的故障检测系统还包括：第一电阻，连接于第一节点和第二节点之间，其中，第一节点为控制器的第一端与CAN总线的高电平线之间的连接节点，第二节点为控制器的第二端与CAN总线的低电平线之间的连接节点。

进一步地，CAN总线的故障检测系统还包括：报警器，与控制器相连接，用于在控制器判断出CAN总线存在通讯故障时进行报警。

进一步地，CAN总线的故障检测系统还包括：继电器，位于CAN总线的低电平线的线路中。

进一步地，CAN总线的故障检测系统还包括：故障检测器，第一端连接于CAN总线的高电平线，第二端连接于CAN总线的低电平线，用于在控制器判断出CAN总线存在通讯故障时对CAN总线进行故障检测。

进一步地，CAN总线的故障检测系统还包括：故障指示装置，与故障检测器相连接，用于输出故障检测器的检测结果。

进一步地，故障指示装置为故障指示灯。

进一步地，CAN总线的高电平线和CAN总线的低电平线分别通过第三节点和第四节点连接于CAN总线元器件，其中，在第三节点和第四节点还设置有第二电阻。

通过本实用新型，采用包括以下结构的CAN总线的故障检测系统：控制器，第一端连接于CAN总线的高电平线，第二端连接于CAN总线的低电平线，用于根据CAN总线的高电平线和CAN总线的低电平线上的电位差来判断CAN总线是否存在通讯故障，解决了现有技术中的CAN总线的故障检测方式通用性比较差的问题，进而达到了提高CAN总线的故障检测方式的通用性的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的CAN总线的故障检测系统的示意图；以及

图2是根据本实用新型实施例的CAN总线的故障检测方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1是根据本实用新型实施例的CAN总线的故障检测系统的示意图。

如图1所示，该CAN总线的故障检测系统包括：控制器13，第一端连接于CAN总线的高电平线CAN_H，第二端连接于CAN总线的低电平线CAN_L，用于根据CAN总线的高电平线CAN_H和CAN总线的低电平线CAN_L上的电位差来判断CAN总线是否存在通讯故障。

通过采用以上CAN总线的故障检测系统来判断CAN总线是否存在通讯故障，可以通过CAN总线的高电平线CAN_H和CAN总线的低电平线CAN_L上的电位差来判断CAN总线是否存在通讯故障，从而无需通过检测传感器的心跳来检测，从而解决了现有技术中的CAN总线的故障检测方式通用性比较差的问题，起到了细化判断通讯故障问题，进而达到了提高CAN总线的故障检测方式的通用性的效果。

优选地，CAN总线的故障检测系统还包括：第一电阻连接于第一节点和第二节点之间，其中，第一节点为控制器13的第一端与CAN总线的高电平线CAN_H之间的连接节点，第二节点为控制器13的第二端与CAN总线的低电平线CAN_L之间的连接节点。

优选地，CAN总线的故障检测系统还包括：报警器14，与控制相连接，用于在控制器13判断出CAN总线存在通讯故障时进行报警。通过设置报警器14，能够使得用户及时地了解到CAN总线出现通讯故障。

优选地，CAN总线的故障检测系统还包括：继电器12，位于CAN总线的低电平线CAN_L的线路中。

优选地，CAN总线的故障检测系统还包括：故障检测器15，第一端连接于CAN总线的高电平线CAN_H，第二端连接于CAN总线的低电平线CAN_L，用于在控制器13判断出CAN总线存在通讯故障时对CAN总线进行故障检测。通过设置故障检测器15在CAN总线确定存在通讯故障时继续进行检测，能够实现检测的全面性。

其中，继电器12和故障检测器逻辑主模块16共同构成故障检测器15。

优选地，CAN总线的故障检测系统还包括：故障指示装置，与故障检测器相连接，用于输出故障检测器的检测结果。通过设置故障指示装置，能够使得用户更好地了解故障情况。

优选地，故障指示装置为故障指示灯17。

优选地，CAN总线的高电平线CAN_H和CAN总线的低电平线CAN_L分别通过第三节点和第四节点连接于CAN总线元器件11，其中，在第三节点和第四节点还设置有第二电阻

在上述的CAN总线的故障检测系统中，CAN控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平和隐性电平，二者必居其一。发送方通过使总线电平发生变化，将消息发送给接收方。

总线可以具有两种互补的逻辑值之一：“显性”或“隐性”。“显性”位和“隐性”位同时传送时，总线的结果值为“显性”。比如，在执行总线的“线与”时，逻辑0代表“显性”等级，逻辑1代表“隐性”等级。

在CAN总线中一旦有新的数据，对应ID的总线电平就会发生变化，控制器检测总线电平是否变化，在有新数据时存储缓冲区的数据会发生变化，并置标志位Flag为大于0的整数，否则Flag保持为0。

如图2所示，该CAN总线的故障检测方法包括以下步骤：

步骤1，计时器清零。

步骤2，在初始状态为0的情况下，一经启用CAN协议的元器件，就开始计时。

步骤3，判断新数据标志位是否大于0。也即判断总线电平是否变化。在判断结果为是时，转步骤7，在判断结果为否时，转步骤4。

步骤4，判断是否达到设定的时间，例如，是否达到CAN的n倍采样周期。在判断结果为是时，转步骤5，在判断结果为否时，返回步骤3。

步骤5，将目标地址数据清零。

步骤6，发出通信中断报警信号，并启动故障检测器15。然后返回步骤2继续进行计时。

控制器检测到总线电平变化了就把Flag加1，就会对计时清零，并接收存储缓冲区数据，赋给目标地址。如果下一个程序周期总线电平没有变化，则控制器会把Flag重置为0，如果在CAN的n(一般n＞2)个采样周期内Flag一直为0，则判断总线通讯故障，则对目标地址数据清零，发出声、光等信号的报警，提示操作人员采取措施排查故障，同时启动故障检测器15。

CAN总线的物理介质为屏蔽双绞线。双绞线特性阻抗为120Ω，电流对称驱动。两条线分别为CAN_H和CAN_L，第三条连接屏蔽终端的线用CAN_SHLD表示。

CAN_H和CAN_L相对于每个单独电控单元(ECU)地的电压有VCAN_H和VCAN_L。VCAN_H和VCAN_L间的差动电压由下式计算：

VDIFF＝VCAN_H-VCAN_L

根据CAN标准规定的CAN物理层电气特性，比如，一般总线线路电平没有抑止显性电平低于VDIFF＝1V的且没有增大隐性电平高于VDIFF＝0.5V的，就保证了正确的功能性，可用到CAN故障逻辑判断。在控制器判断CAN通讯故障后，故障检测器15启动检测，首先判断VCAN_H、VCAN_L的电压范围。

故障检测器逻辑主模块16进行逻辑判断，监控总线上的电压不要超过VMAX，如果超压，说明可能有电源电压串入了，一般CAN模块是没有过压保护的，容易造成损坏。

有大于VJUMP电压的跳变，即CAN_H和CAN_L接反。

如果总线上电压为0，则表示总线上的元器件没有供电或总线上挂载的某个CAN元器件已损坏。

如果VDIFF属于区间[0，VMIN]，则表示总线一直处于隐性电平状态，意味着总线没有数据传递，那么是CAN元器件没有正确设置，一般是没有激活或CAN单元故障。

如果VCAN_H大于VH，VDIFF大于VD，则没有接终端电阻或终端电阻已损坏。

如果VCAN_H小于VH，VDIFF属于[VMIN，VD]区间，判断VCAN_L是否大于VL。如果大于，则CAN_L是断开的，否则，CAN_L是连通的，并进行下一步；

故障检测器逻辑主模块16输出电平使继电器12动作断开CAN_L，如果此时VCAN_H大于VH，则CAN_H连接正常，否则是断开的。

根据不同的检测结果，故障检测器15会点亮对应不同说明文字的、不同颜色的指示灯，以方便操作者迅速判断故障。同时，也会把检测结果发送给控制器13，让控制器13做一些处理或给屏显示。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型能够实现提高CAN总线的故障检测方式的通用性，进一步地，能够实现以下效果：

1、不需要心跳信号就可以判断CAN通讯状况。

2、CAN通讯故障判断方便、容易操作、省时间，不用拆线、测电阻等手段就可以判断的线路和终端电阻的连通情况。

3、故障检测器15能直接检测出故障原因，省时省力。

4、故障检测器15通用性较强，能够单独用来检测CAN通讯故障。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种CAN总线的故障检测系统，其特征在于包括：

控制器，第一端连接于所述CAN总线的高电平线，第二端连接于所述CAN总线的低电平线，用于根据所述CAN总线的高电平线和所述CAN总线的低电平线上的电位差来判断所述CAN总线是否存在通讯故障。

2.根据权利要求1所述的CAN总线的故障检测系统，其特征在于还包括：

第一电阻，连接于第一节点和第二节点之间，其中，所述第一节点为所述控制器的第一端与所述CAN总线的高电平线之间的连接节点，所述第二节点为所述控制器的第二端与所述CAN总线的低电平线之间的连接节点。

3.根据权利要求1所述的CAN总线的故障检测系统，其特征在于还包括：

报警器，与所述控制器相连接，用于在所述控制器判断出所述CAN总线存在通讯故障时进行报警。

4.根据权利要求1所述的CAN总线的故障检测系统，其特征在于还包括：

故障检测器，第一端连接于所述CAN总线的高电平线，第二端连接于所述CAN总线的低电平线，用于在所述控制器判断出所述CAN总线存在通讯故障时对所述CAN总线进行故障检测。

5.根据权利要求4所述的CAN总线的故障检测系统，其特征在于还包括：

故障指示装置，与所述故障检测器相连接，用于输出所述故障检测器的检测结果。

6.根据权利要求5所述的CAN总线的故障检测系统，其特征在于，所述故障指示装置为故障指示灯。

7.根据权利要求1所述的CAN总线的故障检测系统，其特征在于，所述CAN总线的高电平线和所述CAN总线的低电平线分别通过第三节点和第四节点连接于CAN总线元器件，其中，在所述第三节点和所述第四节点还设置有第二电阻。