CN203206272U

CN203206272U - 一种具有故障检测功能的can网络系统

Info

Publication number: CN203206272U
Application number: CN 201220737147
Authority: CN
Inventors: 曾宇; 倪琰; 邓林旺
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2022-12-28

Abstract

本实用新型提供了一种具有故障检测功能的CAN网络系统，其包括：一总节点、CAN总线、及通过CAN总线与所述总节点通信的N个分节点，CAN总线包括高电平总线CAN-H及低电平总线CAN-L；每个分节点包括：用于检测CAN网络系统短路故障的故障检测控制单元、及与所述故障检测控制单元电连接的受控于故障检测控制单元的CAN收发器、连接于所述CAN收发器与高电平总线之间的第一开关、及连接于所述CAN收发器与低电平总线之间的第二开关，且每个所述第一开关及第二开关均与该节点的故障检测控制单元电连接。本实用新型提供的CAN网络系统能自动快速的找出短路故障位置并能自动快速的排除故障。

Description

一种具有故障检测功能的CAN网络系统

技术领域

本实用新型涉及一种通信系统，尤其涉及一种具有故障检测功能的CAN网络系统。

背景技术

CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)是ISO国际标准化的串行通信协议，其具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性，而且简单实用，网络成本低等优点，其已经被广泛的应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面，例如CAN网络系统在汽车工业方面得到广泛的应用。随着CAN网络应用越来越广泛，CAN节点数目增加（在网络拓扑学中，节点是网络任何支路的终端或网络中两个或更多支路的互连公共点）。相互连接的节点多，在CAN网络中出现的故障节点会使整个通讯网络中断。例如，当CAN总线因节点与CAN-H（CAN总线中高电平总线）及CAN-L（CAN总线中低电平总线）间短路而瘫痪时，不能直接诊断出故障点的位置。而通常一条CAN总线上的节点数目又相对较多，如果不能精确的定位故障点，就需要以逐个检查的方式找到问题点，会给检修、维护的工作量增加，同时在维护完成前，CAN总线将一直处于故障状态。为了增强CAN网络连接的可靠性，目前解决CAN网络系统短路故障时，通常采用以下方法：使用双总线备份连接控制系统，即使用两条CAN总线、两组CAN收发器来进行信息传输。当一组CAN总线出现短路故障时，利用另一组CAN总线进行数据传输。但是，这种解决方案增加了硬件的成本和布线的难度，其大大提高了CAN网络系统的成本、且其难以找出CAN网络短路故障的具体位置。但实际应用中，CAN网络系统的使用人员或维护人员都希望能够尽快找出CAN网络系统中各节点的故障具体位置并对其进行隔离。

可以理解的是，本部分的陈述仅仅提供与本实用新型相关的背景信息，可能构成或不构成所谓的现有技术。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术中CAN网络系统不能快速找出短路故障位置且不能快速排除故障的缺陷，提供一种能自动快速找出短路故障位置并自动快速对故障进行排除的CAN网络系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种具有故障检测功能的CAN网络系统，其包括：一总节点、CAN总线、及通过CAN总线与所述总节点通信的N个分节点，CAN总线包括高电平总线CAN-H及低电平总线CAN-L；每个分节点包括：用于检测CAN网络系统短路故障的故障检测控制单元、及与所述故障检测控制单元电连接的受控于故障检测控制单元的CAN收发器、连接于所述CAN收发器与高电平总线之间的第一开关、及连接于所述CAN收发器与低电平总线之间的第二开关，且每个所述第一开关及第二开关均与该节点的故障检测控制单元电连接。

在本实用新型提供的CAN网络系统中，所述第一开关为晶体管或场效应管。

在本实用新型提供的CAN网络系统中，所述第二开关为晶体管或场效应管。

在本实用新型提供的CAN网络系统中，所述第一开关与所述第二开关为相同的电控开关。

在本实用新型提供的CAN网络系统中，所述第一开关及第二开关为常闭开关。

本实用新型提供的CAN网络系统中，其通过在每个节点中设置故障检测控制单元、且每个节点中的故障检测控制单元电连接一受其控制的 CAN收发器，同时， CAN收发器与CAN总线中高电平总线中连接第一开关，CAN收发器与低电平总线连接第二开关，且第一开关及第二开关也同时连接该节点中的故障检测控制单元。所以，每个节点的故障检测控制单元可以控制CAN收发器自动定时的进行信息的收发，当故障检测控制单元检测到某节点收发信息异常时，通过控制第一开关及第二开关的通断进一步的来判断该节点的信息收发是否异常，进而判断出该节点是否有故障，如果有故障，断开该节点的第一开关及第二开关，从而实现断开该节点与CAN总线之间的连接以排除故障。

附图说明

图1是本实用新型提供的一实施例中CAN网络系统的原理框图；

图2是本实用新型提供的一实施例中CAN网络系统的原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1至图2所示，本实用新型提供的CAN网络系统包括：总节点、CAN总线、及若干个分节点，CAN总线包括高电平总线CAN-H及低电平总线CAN-L，每个分节点连接于CAN总线上，故通过CAN总线可以实现总节点、各分节点之间的通信。具体的，每个分节点包括：故障检测控制单元1、CAN收发器2、第一开关3及第二开关4。在每个分节点中，故障检测控制单元电连接CAN收发器以控制CAN收发器进行信息的发送与接收，故障检测控制单元同时电连接第一开关及第二开关以控制两个开关的通断。而且，第一开关连接于高电平总线与CAN收发器之间，以控制该节点与高电平总线之间的通断，第二开关连接于低电平总线与CAN收发器之间，以控制该节点与低电平总线的通断。在每个分节点中，故障检测控制单元1控制其中的CAN收发器2是否与CAN总线进行通信，当故障检测控制单元控制第一开关3及第二开关4闭合时，若CAN收发器与总线的通信异常，即表明该节点出现故障。第一开关优选为晶体管或场效应管，其能快速的响应故障检测控制单元的指令。第二开关优选为晶体管或场效应管。更优选地，第一开关及第二开关为相同的电控开关。且第一开关及第二开关优选为常闭开关，则可以减少故障检测控制单元对上述开关的控制次数，两个开关为常闭时，可以使各分节点与总节点之间一直保持通信或准备通信的状态。

具体的，本实用新型提供的CAN网络系统的故障检测的工作原理结合下面实施例详细说明如下：

CAN网络系统通过总节点与各分节点间的信息通信是否正常（例如检测各节点的应答以确认各节点功能是否完好）来确定CAN网络是否正常，正常时总节点将会定时向其它分节点发送及接收信息，当CAN总线中某一节点与CAN-H与CAN-L之间因某种原因发生短路时，CAN总线将陷入故障而不能正常通信，这时总线上各节点将不能与该节点收发信息，各节点（含总节点）将认为总线故障，将自动退出CAN总线。结合图2所示实施例，其中，第一开关及第二开关采用相同的开关，例如节点1中的K1。当K1至Kn均闭合时，每个分节点中故障检测控制单元控制CAN收发器在一定的时间段内进行信息的收发，且故障检测控制单元对该节点收到的信息进行检测，当检测到的信息一直为低电平时（判断通信信息是否为异常信息的方法为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述），表明该节点与总线的通信异常，但该异常暂不能判断是该节点短路还是其它节点短路。然后，某一个故障检测控制单元控制使其所在的节点的第一开关及第二开关断开，以使该节点与总线断开，若此时其它节点通信正常，则表明上述故障是由该节点导致的，故该故障检测控制单元将保持该节点的第一开关及第二开关断开，以排除该故障节点。同理，N个分节点将通过类似的方法自动判断该节点是否故障及是否需要断开以排除故障。故障检测控制单元通过程序自动控制CAN收发器及第一开关和第二开关。

当CAN总线中某一节点与CAN-H与CAN-L因某种原因发生短路时，CA总线将陷入故障而不能正常通信，这时总线上各分节点将不能通过总线与总节点及其它分节点收发信息。各节点（含总节点）将认为总线故障，通过各自电路断开可控开关K1……Kn，以退出CAN总线；此时各节点将自动获取一个随机码，各节点将在与各自的随机码对应的等待时间后，重新合上开关K，并入总线，并向总线请求响应信息。通过对随机码的配置，确保不会出现所有节点同时投入且同时退出的情况发生。若投入总线的节点间通信正常，则判断此批节点正常，则不再退出CAN总线。若新投入节点后，总线不正常，则认为故障节点包含在此批新投入的节点中。此批新投入的节点将再次断开开关K，以退出总线，并获取随机码，再在与各自的随机码对应的等待时间后，重新合上开关K，并入总线，并向总线上请求响应信息。依此，直到故障节点被确定并且切除，未能正常投入总线的节点，将被认为是故障节点，其自身将不再投入总线，即做到了故障节点的隔离。此时CAN总线将恢复正常，除故障节点外的电路均可正常工作。值得说明的是，各节点中的故障检测控制单元可以集成于各节点的控制模块中。

综上所述，本实用新型通过的CAN网络系统在各节点电路中添加可控开关开路，再配以相应的控制策略，通过硬件及软件配合实现对故障节点的确定及切除。其能自动快速对故障节点的定位及隔离，其结构简单、成本较低。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种具有故障检测功能的CAN网络系统，其特征在于，包括：一总节点、CAN总线、及通过CAN总线与所述总节点通信的N个分节点，CAN总线包括高电平总线CAN-H及低电平总线CAN-L；

每个分节点包括：用于检测CAN网络系统短路故障的故障检测控制单元、及与所述故障检测控制单元电连接的受控于故障检测控制单元的CAN收发器、连接于所述CAN收发器与高电平总线之间的第一开关、及连接于所述CAN收发器与低电平总线之间的第二开关，且每个所述第一开关及第二开关均与该节点的故障检测控制单元电连接。

2.如权利要求1所述的CAN网络系统，其特征在于，所述第一开关为晶体管或场效应管。

3.如权利要求1或2所述的CAN网络系统，其特征在于，所述第二开关为晶体管或场效应管。

4.如权利要求1所述的CAN网络系统，其特征在于，所述第一开关与所述第二开关为相同的电控开关。

5.如权利要求4所述的CAN网络系统，其特征在于，所述第一开关及第二开关为常闭开关。