CN204145529U - 一种主从式can总线模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种主从式CAN总线模块，包括主模块和从模块，其中：主模块包括第一唤醒输入电路、第一开关量采集电路、唤醒输出电路、第一CAN总线通信电路、第一电源电路、第一控制器；从模块包括第二电源电路、第二开关量采集电路、模拟量采集电路、频率量采集电路、第二唤醒输入电路、地址线输入采集电路、第二控制器、第二CAN总线通信电路、频率输出电路以及功率输出与电流检测电路；第二CAN总线通信电路与第一CAN总线通信电路连接，实现主模块和从模块的通信；第二唤醒输入电路与唤醒输出电路，当主模块的唤醒输出电路发出唤醒信号时，从模块进入工作状态。

Description

一种主从式CAN总线模块

技术领域

本实用新型涉及汽车用CAN总线模块，具体而言，涉及一种带电流精确检测及控制的主从式CAN总线模块。

背景技术

目前，随着汽车CAN总线技术的迅速发展，越来越多的车装配了具备CAN总线通讯功能的控制模块，实现了车身控制的方便性、灵活性和可靠性，但目前的大多数CAN总线模块功能单一，不能实现模块的在线更新功能配置，而且模块种类繁多，通用性不强，对于整机厂的使用以及售后的维护都比较困难，并且总线模块仅仅具备了功率输出的控制及短路、开路、过温这几种极限状态的保护功能，无法实现输出电流的精确检测及控制，难以满足用户实现精细化控制的要求，在此背景下，本实用新型的发明人开发出了带电流检测及控制的主从式CAN总线模块，主从式的架构可以满足模块的通用性，互换性，而且可以在线更新功能配置，极大方便了使用及维护，既能实现车身功率控制功能，同时又对输出的电流进行了精确的检测及控制，进一步提高了车身控制的精细化和可靠性，更有利于车辆的安全运行。

实用新型内容

本实用新型提供一种主从式CAN总线模块，用以解决目前的CAN总线模块不能实现模块通用性和互换性、不能实现输出电流的精确检测及控制的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种主从式CAN总线模块，包括主模块和从模块，其中：

所述主模块包括第一唤醒输入电路、第一开关量采集电路、唤醒输出电路、第一CAN总线通信电路、第一电源电路、第一控制器；所述第一电源电路分别与所述第一控制器、所述第一唤醒输入电路连接；所述第一控制器分别与所述第一唤醒输入电路、所述第一开关量采集电路、所述第一CAN总线通信电路、所述唤醒输出电路连接；所述第一唤醒输入电路与所述第一开关量采集电路连接；所述第一CAN总线通信电路与所述从模块连接；

所述从模块包括第二电源电路、第二开关量采集电路、模拟量采集电路、频率量采集电路、第二唤醒输入电路、地址线输入采集电路、第二控制器、第二CAN总线通信电路、频率输出电路以及功率输出与电流检测电路；所述第二CAN总线通信电路与所述第一CAN总线通信电路连接，所述第二控制器分别与第二电源电路、所述第二开关量采集电路、所述模拟量采集电路、所述频率量采集电路、所述第二唤醒输入电路、所述地址线输入采集电路、所述第二CAN总线通信电路、所述频率输出电路以及所述功率输出与电流检测电路连接；所述第二唤醒输入电路与所述唤醒输出电路。

其中，所述功率输出与电流检测电路包括智能功率开关、限流电路单元、电流电压转换电路单元及负载，所述限流电路单元的两端连接在所述第二控制器的IO端及所述智能功率开关的输入端；所述电流电压转换电路单元的两端分别连接所述智能功率开关的微电流输出端和所述第二控制器的AD转换端口；所述限流电路单元包括用于限流的第一电阻和用于滤波的第二电阻和第一电容，所述第二电阻的第一端和所述第一电容的第一端分别连接所述第一电阻的两端，所述第二电阻的第二端和所述第一电容的第二端连接在一起后接地；所述电流电压转换电路单元包括用于滤波的第三电阻和第二电容、用于电压箝位的稳压二极管、用于分压的第四电阻及用于电流电压转换的第五电阻，所述第五电阻的第一端连接所述智能功率开关的微电流输出端、第二端接地端，将所述智能功率开关的微电流输出转换成电压信号，所述第四电阻的第一端连接所述第五电阻的第一端，所述稳压二极管反向与所述第四电阻串联后的自由端连接地端，所述稳压二极管的两端分别连接所述第三电阻的第一端及所述第二电容的第一端，所述第三电阻的第二端与所述第二电容的第二端相连后连接于所述第二控制器的AD转换端口。

其中，所述第一CAN总线通信电路及所述第二CAN总线通信电路均为CAN总线收发器。

其中，所述第一电源电路和第二电源电路均为线性电源电路。

其中，所述唤醒输出电路为高边开关电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出的主从式CAN总线模块，其主从式结构满足CAN总线模块的通用性、互换性；采用线性电源供电方案，电磁干扰小；主、从模块间通过CAN总线连接，且地址线输入采集电路采集地址线状态得到从模块的地址，因此从模块的参数设置可以通过主模块在线完成；对负载进行电流检测和功率控制，电流过大时及时切断电路，形成对负载及线束的保护；具有丰富的接口电路，可以满足绝大多数车型的车身控制接口。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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1为本实用新型一实施例的主从式CAN总线模块的总体架构图；

图2为本实用新型一实施例的主从式CAN总线模块的主模块的结构框图；

图3为本实用新型一实施例的主从式CAN总线模块的从模块的结构框图；

图4为本实用新型一实施例的主从式CAN总线模块的功率输出与电流检测电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1为本实用新型一个实施例的主从式CAN总线模块的总体架构图。从图1可以看出，本实用新型的主从式CAN总线模块，包括主模块和从模块，主模块和从模块之间通过CAN总线连接，一个主模块同时可与多个从模块连接。

请参阅图2、图3，图2为本实用新型一实施例的主从式CAN总线模块的主模块的结构框图；图3为本实用新型一实施例的主从式CAN总线模块的从模块的结构框图。

所述主模块包括第一唤醒输入电路、第一开关量采集电路、唤醒输出电路、第一CAN总线通信电路、第一电源电路、第一控制器；

所述从模块包括第二电源电路、第二开关量采集电路、模拟量采集电路、频率量采集电路、第二唤醒输入电路、地址线输入采集电路、第二控制器、第二CAN总线通信电路、频率输出电路以及功率输出与电流检测电路。

如图2所示，所述第一电源电路分别与所述第一控制器、所述第一唤醒输入电路连接；所述第一控制器分别与所述第一唤醒输入电路、所述第一开关量采集电路、所述第一CAN总线通信电路、所述唤醒输出电路连接；所述第一唤醒输入电路与所述第一开关量采集电路连接；所述第一CAN总线通信电路与所述从模块的第二CAN总线通信电路连接。在本实用新型的一个实施例中，所述第一控制器为FreeScale(飞思卡尔，公司名)公司的汽车级16位微处理器，其型号为S912XEQ512。在本实用新型的另一个实施例中，所述第一开关量采集电路可以采集5路开关量信号。在本实用新型的另一个实施例中，所述唤醒输出电路为高边开关电路，用于输出一个信号，以唤醒从模块进入工作状态。

如图3所示，所述第二CAN总线通信电路与所述第一CAN总线通信电路连接，所述第二控制器分别与第二电源电路、所述第二开关量采集电路、所述模拟量采集电路、所述频率量采集电路、所述第二唤醒输入电路、所述地址线输入采集电路、所述第二CAN总线通信电路、所述频率输出电路以及所述功率输出与电流检测电路连接；所述第二唤醒输入电路与所述唤醒输出电路。在本实用新型的一个实施例中，所述第一控制器为FreeScale公司的汽车级16位微处理器，其型号为S912XEQ256。在本实用新型的另一个实施例中，所述第二开关量采集电路可采集26路的开关量信号。在本实用新型的另一个实施例中，所述模拟量采集电路可采集6路电阻信号(由电阻式传感器输入)和2路电压信号。在本实用新型的另一个实施例中，所述频率量采集电路可实现4路脉冲信号的采集。其中，所述地址线输入采集电路用来采集地址线的状态，不同的地址线状态代表不同的从模块地址，从而区分同一个主模块下连接的各个从模块；所述频率输出电路输出脉冲信号提供给外部电路。

请参阅图4，所述功率输出与电流检测电路包括智能功率开关U1、限流电路单元、电流电压转换电路单元及负载L1，所述限流电路单元的两端连接在所述第二控制器的IO端及所述智能功率开关U1的输入端；所述电流电压转换电路单元的两端分别连接所述智能功率开关U1的微电流输出端(IS引脚)和所述第二控制器的AD转换端口；所述限流电路单元包括用于限流的第一电阻R1和用于滤波的第二电阻R2和第一电容C1，所述第二电阻R2的第一端和所述第一电容C1的第一端分别连接所述第一电阻R1的两端，所述第二电阻R2的第二端和所述第一电容C1的第二端连接在一起后接地；所述电流电压转换电路单元包括用于滤波的第三电阻R3和第二电容C2、用于电压箝位的稳压二极管D1、用于分压的第四电阻R4及用于电流电压转换的第五电阻R5，所述第五电阻R5的第一端连接所述智能功率开关的微电流输出端、第二端接地端，将所述智能功率开关U1的微电流输出转换成电压信号，所述第四电阻R4的第一端连接所述第五电阻R5的第一端，所述稳压二极管D1反向与所述第四电阻R4串联后的自由端连接地端，同时，所述稳压二极管D1的两端分别连接所述第三电阻R3的第一端及所述第二电容C2的第一端，所述第三电阻R3的第二端与所述第二电容C2的第二端相连后连接于所述第二控制器的AD转换端口。

图4中功率输出与电流检测电路实现对负载功率输出控制和电流检测的功能的原理是：当第二控制器的IO端置“1”时，智能功率开关U1导通，输入电源通过智能功率开关U1为负载L1提供正常工作电流，同时智能功率开关U1的IS引脚会产生一个与智能功率开关U1为负载L1输出的电流成比例的微小电流，该微小电流通过第五电阻R5后转换成电压信号，该电压信号经过第三电阻R3和第二电容C2组成的滤波电路后输入到第二控制器的AD转换端口，在第二控制器内部实现模拟量到数字量的转换。为防止输入的电压超过第二控制器的工作电压，增加稳压二极管D1进行电压箝位。当流过负载L1的电流增大时，智能功率开关U1的IS端的电流也线性增加，产生的电压会升高，第二控制器转换的数字量就会变大，当该数字量值大到设定值时，认为负载L1电流异常，需要进行保护，第二控制器会将其IO端置“0”，智能功率开关U1关闭，负载L1的电流路径切断，形成对负载L1及线束的保护。第二控制器也可以将该故障状态上传到CAN总线，引起的用户的注意。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一CAN总线通信电路及所述第二CAN总线通信电路均为CAN总线收发器。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一电源电路和第二电源电路均为线性电源电路，降低电磁干扰。

本实用新型实际应用时，可以带来以下有益效果：

1、通过设计适合的电流转电压电路，可以实现不同大小电流下的电流检测功能，并将电流值转换为数字量，还可以设计为将电流的数字量通过CAN总线发送到主模块，由主模块根据标定好的电流限值进行判断，如果超过标定值，主模块就命令从模块进行自我保护，并将检测结果发送到仪表或其他终端显示模块进行显示，提示故障情况；

2、各功率输出引脚的最大允许电流和最小允许电流可以通过CAN总线进行在线设置，这样可以匹配各种不同类型的负载，实现过流和开路的故障状态检测；

3、各功率输出管脚的逻辑功能可以设置，可以实现各种复杂的开关输出逻辑，适应车身灵活的控制；

4、开关输入的功能名称以及控制状态可以设置，极大的方便了用户使用，同时开关的状态可以通过仪表来指示；

5、模拟量的输入范围可以设置，可以匹配不同类型的电阻式或电压式传感器，方便用户的使用；

6、针对电源部分电路，使用线性电源，降低电磁干扰，符合ISO7637标准；

7、功率输出可以设置为PWM(脉宽调制)启动方式，可以有效降低浪涌电流，提高模块的可靠性；

8、从模块通过外接的地址线进行区分，模块本身没有区别，可以互相更换使用，减少了物料种类，提高了适用性，从模块的数量可以根据实际需求进行增减，方便不同车型的使用；

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种主从式CAN总线模块，其特征在于，包括主模块和从模块，其中：

所述主模块包括第一唤醒输入电路、第一开关量采集电路、唤醒输出电路、第一CAN总线通信电路、第一电源电路、第一控制器；所述第一电源电路分别与所述第一控制器、所述第一唤醒输入电路连接；所述第一控制器分别与所述第一唤醒输入电路、所述第一开关量采集电路、所述第一CAN总线通信电路、所述唤醒输出电路连接；所述第一唤醒输入电路与所述第一开关量采集电路连接；所述第一CAN总线通信电路与所述从模块连接；

所述从模块包括第二电源电路、第二开关量采集电路、模拟量采集电路、频率量采集电路、第二唤醒输入电路、地址线输入采集电路、第二控制器、第二CAN总线通信电路、频率输出电路以及功率输出与电流检测电路；所述第二CAN总线通信电路与所述第一CAN总线通信电路连接，所述第二控制器分别与第二电源电路、所述第二开关量采集电路、所述模拟量采集电路、所述频率量采集电路、所述第二唤醒输入电路、所述地址线输入采集电路、所述第二CAN总线通信电路、所述频率输出电路以及所述功率输出与电流检测电路连接；所述第二唤醒输入电路与所述唤醒输出电路。

2.根据权利要求1所述的主从式CAN总线模块，其特征在于，所述功率输出与电流检测电路包括智能功率开关、限流电路单元、电流电压转换电路单元及负载，所述限流电路单元的两端连接在所述第二控制器的IO端及所述智能功率开关的输入端；所述电流电压转换电路单元的两端分别连接所述智能功率开关的微电流输出端和所述第二控制器的AD转换端口；所述限流电路单元包括用于限流的第一电阻和用于滤波的第二电阻和第一电容，所述第二电阻的第一端和所述第一电容的第一端分别连接所述第一电阻的两端，所述第二电阻的第二端和所述第一电容的第二端连接在一起后接地；所述电流电压转换电路单元包括用于滤波的第三电阻和第二电容、用于电压箝位的稳压二极管、用于分压的第四电阻及用于电流电压转换的第五电阻，所述第五电阻的第一端连接所述智能功率开关的微电流输出端、第二端接地端，将所述智能功率开关的微电流输出转换成电压信号，所述第四电阻的第一端连接所述第五电阻的第一端，所述稳压二极管反向与所述第四电阻串联后的自由端连接地端，所述稳压二极管的两端分别连接所述第三电阻的第一端及所述第二电容的第一端，所述第三电阻的第二端与所述第二电容的第二端相连后连接于所述第二控制器的AD转换端口。

3.根据权利要求1所述的主从式CAN总线模块，其特征在于，所述第一CAN总线通信电路及所述第二CAN总线通信电路均为CAN总线收发器。

4.根据权利要求1所述的主从式CAN总线模块，其特征在于，所述第一电源电路和第二电源电路均为线性电源电路。

5.根据权利要求1所述的主从式CAN总线模块，其特征在于，所述唤醒输出电路为高边开关电路。