CN202261414U

CN202261414U - 一种gpib/can接口转换装置

Info

Publication number: CN202261414U
Application number: CN2011202107490U
Authority: CN
Inventors: 牛军浩; 崔丽丽; 胡聪; 殷贤华
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-06-21

Abstract

本实用新型公开了一种GPIB/CAN接口转换装置，包括GPIB接口电路单元、控制器、CAN接口电路单元依次相连，GPIB接口电路单元与GPIB总线相连，CAN接口电路单元与CAN总线相连，GPIB接口电路单元用于接收和生成GPIB通讯信号，CAN接口电路单元用于接收和生成CAN通讯信号，控制器用于对BPIB接口电路单元和CAN接口电路单元进行控制，实现GPIB协议和CAN协议的转换。可以将现有的GPIB仪器和CAN控制终端进行互联，实现自动测试系统的功能扩展，可以最大程度的利用现有的仪器资源，完成混合型自动测试系统，减少了仪器设备的投资，扩充了仪器功能，更具灵活性，能降低产品成本，减少电路面积。

Description

一种GPIB/CAN接口转换装置

技术领域

本实用新型涉及电子信息、先进制造与自动化领域，特别是计算机通信接口技术领域。

背景技术

GPIB是通用接口总线(General Purpose Interface Bus)的简写，是由IEEE协会(Institute of Electrical and Electronic Engineers)规定的一种ANSI/IEEE488标准。GPIB为PC机与可编程仪器之间的连接系统定义了电气、机械、功能和软件特性。GPIB总线是一种24芯并行无源总线，其中有16条信号线，包括8条数据线（DIO1～DIO8）、三条握手线（挂钩线）（DAV、NRFD、NDAC）、5条管理线（ATN、REN、IFC、EOI、SRQ），在自动测试领域中，GPIB通用接口是测试仪器常用的接口方式，具有一定的优势。通过GPIB组建自动测试系统方便且费用低廉。

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准（ISO11898）。是国际上应用最广泛的现场总线之一。在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信，其控制器结构简单，只有2根线与外部相连，并且内部集成了错误探测和管理模块。近年来，其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。

由于上述两种总线方式各有其优势，在工业上都得到了很大的运用，如能将两种总线系统互联互通，将发挥其更大的优势，使得分别配置两种总线接口的测试设备和终端能统一进行系统网络，使设备和终端的功能得到扩展，运用更加方便灵活。

但是，现有CAN控制器芯片，便得CAN总线系统只能通过LPT接口与计算机或通过单片机与功能电路实现通信，进行互联，而采用LPT接口作为计算机控制CAN控制器的通信通道，速度慢，并且现有大部分笔记本电脑不再配备LPT接口，不利于普及使用，LPT接口也不是标准的测试仪器接口总线，无法通过CAN总线实现自动测试系统组建，同时大量的CAN总线终端，只能在CAN总线网络中应用，无法进行GBIB总线终端设备和CAN总线终端设备的混合组网，功能单一，无法扩展，造成仪器设备的重复投资。

发明内容

本实用新型目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种GPIB/CAN接口转换装置，可以将现有的GPIB仪器和CAN控制终端进行互联，实现GBIB总线终端设备和CAN总线终端设备的混合组网，扩展自动测试系统的功能，将CAN总线终端运用GPIB网络中，可以最大程度的利用现有的仪器资源，完成混合型自动测试系统，减少仪器设备的投资。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种GPIB/CAN接口转换装置，包括：GPIB接口电路单元、控制器、CAN接口电路单元依次相连，所述GPIB接口电路单元与GPIB总线相连，所述CAN接口电路单元与CAN总线相连；所述GPIB接口电路单元用于接收和生成GPIB通讯信号，所述的CAN接口电路单元用于接收和生成CAN通讯信号，所述控制器用于对BPIB接口电路单元和CAN接口电路单元进行控制，通过GPIB接口电路单元和CAN接口电路单元接收和发送通讯信号，实现GPIB协议和CAN协议的转换。

所述控制器由单片机和外围电路构成。

所述GPIB接口电路单元包括GPIB连接器、电平转换电路、GPIB接口芯片。所述GPIB连接器用于所述GPIB接口电路单元与GPIB总线的连接。所述GPIB接口电路单元的电平转换电路采用型号为SN75160和SN75161的芯片为主构成，用于提高GPIB接口电路对GPIB总线的驱动能力，以便稳定和精确地与GPIB总线进行数据交换。所述GPIB接口芯片采用的型号为upD7210。

所述CAN接口电路单元包括CAN连接器、电平转换电路、CAN控制器芯片。所述CAN连接器用于所述CAN接口电路单元与CAN总线的连接。所述的CAN控制器芯片用于接收和生成CAN通讯信号，在控制器的控制下将CAN协议信号转换为通用的处理器数据，同时也能将通用的处理器数据转换为CAN协议信号；所述CAN接口电路单元的电平转换电路用于进行双向的数据寄存、传送，同时完成CAN接口芯片信号电平和CAN总线信号电平之间的转换，驱动CAN总线，实现CAN总线收发，包括CAN总线驱动器、高速光耦、发光二极管、电阻；所述总线驱动器采用的芯片型号为PCA82C250，用于对CAN总线提供增强的差动发送能力，对 CAN 控制器提供增加的差动接收能力；所述的高速光耦采用的芯片型号为6N137，用于使CAN总线驱动器和CAN控制器之间电气隔离，减少干扰，保障CAN系统的高速通信。

所述单片机采用型号为PIC18F4550的芯片构成，所述CAN控制器芯片采用单片机PIC18F4550中所带有的CAN控制器芯片。

本实用新型的有益效果：

1.采用通用仪器总线GPIB协议方式的通讯接口，符合测量仪器标准，实现了CAN网络与GPIB自动测试系统的互联，能组成多功能、跨网络的测试系统, 可将现有的GPIB总线仪器用于CAN总线网络，也可以将CAN总线终端用于GPIB自动测试系统。

2. 采用集成了CAN控制器的微控制器芯片PIC18F4550构成主控制器，更具灵活性，降低了产品成本，减少了电路面积。

附图说明

图1，本实用新型的结构示意图；

图2，GPIB接口电路单元原理图；

图3，CAN接口电路单元电平转换电路和连接器原理图；

图4，本实用新型应用示例图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述：

如图1所示，本新型实用提供的一种GPIB/CAN接口转换装置，包括：GPIB接口电路单元、控制器、CAN接口电路单元依次相连，所述GPIB接口电路单元与GPIB总线相连，所述CAN接口电路单元与CAN总线相连；所述GPIB接口电路单元用于接收和生成GPIB通讯信号，所述CAN接口电路单元用于接收和生成CAN通讯信号，所述控制器用于对GPIB接口电路单元和CAN接口电路单元进行控制，实现GPIB协议和CAN协议的转换。

所述控制器由单片机和外围电路构成，单片机采用Microchip公司的型号为PIC18F4550的芯片。

所述GPIB接口电路单元包括依次相连的GPIB连接器、电平转换电路和GPIB接口芯片；所述GPIB接口芯片用于在控制器的控制下将GPIB协议信号转换为通用的处理器数据，同时也能将通用的处理器数据转换为GPIB协议信号；所述的电平转换电路用于进行双向的数据寄存、传送，同时完成GPIB接口芯片信号电平和GPIB总线信号电平之间的转换，驱动GPIB总线，实现GPIB总线收发；所述GPIB连接器用于所述GPIB接口电路单元与GPIB总线的连接。

具体地，如图2所示，所述GPIB接口电路单元包括GPIB连接器J9、电平转换电路、GPIB接口芯片、晶振、连接器P1和P2，所述GPIB接口芯片采用的型号为upD7210的芯片，由晶振生成工作时钟信号；所述电平转换电路采用型号为SN75160和SN75161的芯片为主构成，还包括一个非门；所述upD7210的T/R3线5脚接SN75160的PE端11脚，T/R2线2脚通过74LS04非门反相后连接SN75161的DC端11脚，T/R1线1脚直接与SN75160和SN75161的TE端1脚相连，数据线28～35脚分别与SN75160的12～19脚相连，管理线和挂钩线24～27脚、36～39脚分别与SN75161的12～19脚相连，数据线12～19脚通过连接器P2与控制器I/O线相连，功能线6～11脚、21～23脚通过连接器P2与控制器I/O线相连，3脚接晶振，片选信号线8脚接地；SN75160和SN75161的2～9脚分别接至GPIB连接器J9；所述GPIB接口电路单元的工作电源通过连接器P1引入；GPIB连接器J9接GPIB总线。

晶振独立提供CLK时钟，上电GPIB接口芯片直接进入工作的状态，复位由单片机控制。

电平转换电路可提高GPIB接口电路对GPIB总线的驱动能力，以便更稳定和精确地与GPIB总线进行数据交换。

当upD7210的T/R2为低电平时，则SN75161的DC为高电平，SN75161接受upD7210输出的GPIB母线控制信号ATN、REN和IFC，发送SQR，同时，upD7210的T/R3输出高电平，SN75160为三态输出状态；同时，当upD7210的T/R1的输出TE为低时，从GPIB接口电路从GPIB总线接收数据，接收DAV，发送NDAC及NRFD；当TE为高时，GPIB接口电路发送数据到GPIB总线，发送DAV，接收NDAC及NRFD。

如图3所示，所述CAN接口电路单元包括依次相连的CAN连接器、电平转换电路、CAN控制器芯片；所述CAN控制器芯片采用上述单片机PIC18F4550中所带有的CAN控制器芯片；所述电平转换电路包括CAN总线驱动器、高速光耦、发光二极管、电阻；所述总线驱动器采用的芯片型号为PCA82C250，所述的高速光耦采用的芯片型号为6N137；CAN总线驱动器U1的8脚接地，2、6、7脚接至CAN连接器J_CAN，2脚通过电阻R_82_X接地，4脚接至高速光耦U2的3脚，1脚接至高速光耦U3的6脚，6脚通过电阻R_LOAD接至连接器J_LOAD，7脚直接与连接器J_LOAD相连；高速光耦U2的6脚接CAN控制器芯片的信号线CAN_RX和发光二极管LED_RX，2脚通过电阻R_6N137_2接电源，7、8脚接电源，5脚接地，LED_RX通过电阻R_6N137_3接电源；高速光耦U3的3脚接CAN控制器芯片的信号线CAN_TX，6脚通过串联的发光二极管LED_TX和电阻R_6N137_4接电源，2脚通过电阻R_6N137_1接电源，7、8脚接电源，5脚接地；CAN连接器J_CAN接到CAN总线。

CAN总线驱动器U1用于对CAN总线提供增强的差动发送能力，对 CAN 控制器提供增加的差动接收能力；由于加在CAN总线驱动器U1的 8脚上的电压不同时，U1存在三种不同的可选工作模式：高速、待机、斜率控制，电阻R_82_X大小应根据总线通信速度适当调整，一般选择在16～140kΩ之间，使U1工作在斜率控制模式；电阻R_LOAD为CAN总线端头的匹配电阻，大小优选为120Ω。

高速光耦用于使CAN总线驱动器和CAN控制器之间电气隔离，一方面减少从其他设备引入的干扰，另一方面又保障CAN系统的高速通信。

如图1所示，控制器的芯片中固化有控制和数据读写程序，通过运行芯片中程序，控制器对GPIB接口电路和CAN接口电路工作过程进行控制，对GPIB接口电路和CAN接口电路进行读写操作，通过GPIB接口电路，将GPIB总线上传输来的GPIB协议信号转换为通用的处理器数据，再通过CAN接口电路，将通用的处理器数据转换为CAN协议信号，传送到CAN总线上，同时通过CAN接口电路，将CAN总线上传输来的GPIB协议的信号转换为通用的处理器数据，再通过GPIB接口电路，将通用的处理器数据转换为GPIB协议信号，传送到GPIB总线上，以此实现GPIB协议信号和CAN协议信号的转换。

如图4所示，本实用新型提供的一种GPIB/CAN接口转换装置在组成的GPID和CAN混合型自动测试系统中的应用示例，采用现有的GPIB转接卡，将中央控制计算机同GPIB总线相连，GPIB仪器1～4与GPIB总线相连，本实用新型的一种GPIB/CAN接口转换装置也接在GPIB总线上，CAN控制终端1～4与GPIB/CAN接口转换装置相连，通过GPIB/CAN接口转换装置，GPIB仪器1～4和CAN控制终端1～4互联互通，中央控制计算机可通过GPIB总线对挂在CAN总线上的CAN控制终端进行控制和交换信息，CAN控制终端也可对挂在GPIB总线上的GPIB仪器进行控制和交换信息。

Claims

1.一种GPIB/CAN接口转换装置，其特征是，包括GPIB接口电路单元、控制器、CAN接口电路单元依次相连，所述GPIB接口电路单元与GPIB总线相连，所述CAN接口电路单元与CAN总线相连；所述GPIB接口电路单元用于接收和生成GPIB通讯信号，所述CAN接口电路单元用于接收和生成CAN通讯信号，所述控制器用于对GPIB接口电路单元和CAN接口电路单元进行控制，通过GPIB接口电路单元和CAN接口电路单元接收和发送通讯信号，实现GPIB协议和CAN协议的转换。

2.根据权利要求1所述的一种GPIB/CAN接口转换装置，其特征是，所述控制器由单片机和外围电路构成。

3.根据权利要求1所述的一种GPIB/CAN接口转换装置，其特征是，所述CAN接口电路单元包括依次相连的CAN连接器、电平转换电路、CAN控制器芯片；所述CAN控制器芯片用于在控制器的控制下将CAN协议信号转换为通用的处理器数据，同时也能将通用的处理器数据转换为CAN协议信号；所述的电平转换电路用于进行双向的数据寄存、传送，同时完成CAN接口芯片信号电平和CAN总线信号电平之间的转换，驱动CAN总线，实现CAN总线收发；所述CAN连接器用于所述CAN接口电路单元与CAN总线的连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种GPIB/CAN接口转换装置，其特征是，所述单片机采用型号为PIC18F4550的芯片构成，所述CAN控制器芯片采用所述单片机PIC18F4550中所带有的CAN控制器芯片。

5.根据权利要求3所述的一种GPIB/CAN接口转换装置，其特征是，所述电平转换电路包括CAN总线驱动器U1、高速光耦以及外围的发光二极管、电阻；所述总线驱动器采用的芯片型号为PCA82C250，所述的高速光耦采用的芯片型号为6N137；CAN总线驱动器U1的8脚接地，2、6、7脚接至CAN连接器J_CAN，2脚通过电阻R_82_X接地，4脚接至高速光耦U2的3脚，1脚接至高速光耦U3的6脚，6脚通过电阻R_LOAD接至连接器J_LOAD，7脚直接与连接器J_LOAD相连；高速光耦U2的6脚接CAN控制器芯片的信号线CAN_RX和发光二极管LED_RX，2脚通过电阻R_6N137_2接电源，7、8脚接电源，5脚接地，发光二极管LED_RX通过电阻R_6N137_3接电源；高速光耦U3的3脚接CAN控制器芯片的信号线CAN_TX，6脚通过串联的发光二极管LED_TX和电阻R_6N137_4接电源，2脚通过电阻R_6N137_1接电源，7、8脚接电源，5脚接地；CAN连接器J_CAN接到CAN总线；CAN总线驱动器U1用于对CAN总线提供增强的差动发送能力，对 CAN 控制器提供增加的差动接收能力，高速光耦用于使CAN总线驱动器和CAN控制器之间电器隔离，所述电阻R_LOAD为CAN总线端头的匹配电阻。

6.根据权利要求5所述的一种GPIB/CAN接口转换装置，其特征是，所述电阻R_82_X大小选择在16～140kΩ之间，使CAN总线驱动器U1工作在斜率控制模式；所述电阻R_LOAD为120Ω。

7.根据权利要求1所述的一种GPIB/CAN接口转换装置，其特征是，所述GPIB接口电路单元包括依次相连的GPIB连接器、电平转换电路和GPIB接口芯片；所述GPIB接口芯片用于在控制器的控制下将GPIB协议信号转换为通用的处理器数据，同时也能将通用的处理器数据转换为GPIB协议信号；所述的电平转换电路用于进行双向的数据寄存、传送，同时完成GPIB接口芯片信号电平和GPIB总线信号电平之间的转换，驱动GPIB总线，实现GPIB总线收发；所述GPIB连接器用于所述GPIB接口电路单元与GPIB总线的连接。

8.根据权利要求7所述一种GPIB/CAN接口转换装置，其特征是，所述GPIB接口芯片采用的型号为upD7210的芯片，由晶振生成工作时钟信号；所述电平转换电路采用型号为SN75160和SN75161的芯片为主构成，还包括一个非门；所述upD7210的T/R3线5脚接SN75160的PE端11脚，T/R2线2脚通过非门反相后连接SN75161的DC端11脚，T/R1线1脚直接与SN75160和SN75161的TE端1脚相连，数据线28～35脚分别与SN75160的12～19脚相连，管理线和挂钩线24～27脚、36～39脚分别与SN75161的12～19脚相连，数据线12～19脚通过连接器P2与控制器I/O线相连，功能线6～11脚、21～23脚通过连接器P2与控制器I/O线相连，3脚接晶振，片选信号线8脚接地；SN75160和SN75161的2～9脚分别接至GPIB连接器J9；所述GPIB接口电路单元的工作电源通过连接器P1引入；所述GPIB连接器J9接GPIB总线。