CN204392284U - 一种基于arm7的can总线网关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于ARM7的CAN总线网关，为了实现多个CAN总线子网间的通信，运用ARM7TDMI-S CPU的微控制器LPC2294、MCP2515及CTM1050设计并实现。该网关能够实现各个子网间的通信；能够实现高速与低速CAN总线网络内的数据交换；有效地降低了网络流量，增强了网络的可靠性；实现了数据转发、差错控制及流量控制等网络管理功能。同时还具有电路功耗小、形式简单、成本低的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于ARM7的CAN总线网关技术，特别涉及适用于多路CAN总线通信装置。
背景技术
目前，一个工业控制系统通常由若干具有独立功能的子系统组成，随着网络化的进一步发展,子系统只进行内部信息通信的状况已不能满足网络化、智能化发展的需求,由此出现了子网间的通信，而这时就需要一个CAN总线网关将几个子系统连接起来,实现数据通讯。
发明内容
本实用新型的目的就是为了实现多个CAN总线子网间的通信，运用ARM7TDMI-S CPU的微控制器LPC2294、MCP2515及CTM1050设计并实现了一种基于ARM7的CAN总线网关，该网关能够实现各个子网间的通信，通过分配给高速CAN更多的处理时间及数据缓存区，满足了不同通信速率的子网间的实时性要求；同时隔离不同功能子网内的内部通信，有效地降低了网络流量，强了网络的可靠性。并且此网关的设计基本实现了数据转发、差错控制及流量控制等网络管理功能。
本实用新型的目的是通过如下技术措施来实现的：一种基于ARM7的CAN总线网关，包括微控制器电路、电源电路、看门狗及复位电路、JTAG接口电路、两路SPI接口CAN控制器、六路高速隔离CAN收发器电路，其特征在于：所述电源电路的输出端与微控制器电路、看门狗及复位电路、JTAG接口电路、SPI接口CAN控制器以及高速隔离CAN收发器电路的电源输入端相联；所述看门狗及复位电路的输出端与微控制器电路的复位输入端相联；所述JTAG接口电路的输出端与微控制器电路JTAG调试端口输入端相联；所述两路SPI接口CAN控制器的输入端与微控制器电路两路SPI接口输出端相联，两路SPI接口CAN控制器的输出端与六路高速隔离CAN收发器电路的其中两路输入端相联；所述六路高速隔离CAN收发器电路其中四路的输入端与微控制器电路的四路CAN接口输出端相联。
在上述技术方案中，所述微控制器电路由基于ARM7TDMI-S CPU的微控制器LPC2294、滤波电容、晶振连接组成。
在上述技术方案中，所述电源电路由由电源模块VRB2405(X)D-10WR、线性稳压电源SPX1117M3-1.8、线性稳压电源SPX1117M3-3.3、滤波电容、电源指示灯连接组成。
在上述技术方案中，所述看门狗及复位电路由集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程控制芯片X5043组成。
在上述技术方案中，所述JTAG接口电路由20芯插座组成。
在上述技术方案中，所述两路SPI接口CAN控制器由CAN总线控制芯片MCP2515、时钟晶振、RC复位连接组成。
在上述技术方案中，所述六路高速隔离CAN收发器电路由高速隔离CAN收发器CTM1051、通信指示灯、终端电阻连接组成。
本实用新型结构简单，使用方便，具有以下优点：
(1)能够实现高速与低速CAN总线网络内的数据交换。
(2)有效地降低了网络流量，增强了网络的可靠性。
(3)实现了数据转发、差错控制及流量控制等网络管理功能。
(4)电路功耗小、形式简单、成本低。
附图说明
图1、2为本实用新型实施例的整体电路原理图。
图3为本实用新型实施例中微控制器电路原理图。
图4为本实用新型实施例电源电路原理图。
图5为本实用新型实施例中看门狗及复位电路原理图。
图6为本实用新型实施例中JTAG接口电路原理图。
图7为本实用新型实施例两路SPI接口CAN控制器原理图。
图8为本实用新型实施例中六路高速隔离CAN收发器电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如图1、2所示，一种基于ARM7的CAN总线网关，包括微控制器电路、电源电路、看门狗及复位电路、JTAG接口电路、两路SPI接口CAN控制器电路、六路高速隔离CAN收发器电路，其特征在于：所述电源电路的输出端与微控制器电路、看门狗及复位电路、JTAG接口电路、SPI接口CAN控制器以及高速隔离CAN收发器电路的电源输入端相联；所述看门狗及复位电路的输出端与微控制器电路的复位输入端相联；所述JTAG接口电路的输出端与微控制器电路JTAG调试端口输入端相联；所述两路SPI接口CAN控制器的输入端与微控制器电路两路SPI接口输出端相联，两路SPI接口CAN控制器的输出端与六路高速隔离CAN收发器电路的其中两路输入端相联；所述六路高速隔离CAN收发器电路其中四路的输入端与微控制器电路的四路CAN接口输出端相联。
如图3所示，所述微控制器电路由基于ARM7TDMI-S CPU的微控制器U1LPC2294、滤波电容C3～C14、晶振X1等连接组成，其中微控制器U1LPC2294为主控芯片，完成网关板的大部分功能，在LPC2294上开发了CAN总线网关软件，在芯片RAM中开辟两个缓冲区，作为接收缓冲区和发送缓冲区。接收缓冲区用于存放来自六路CAN子网的未处理的数据，发送缓冲区用于存放处理后等待发送的数据。其中，接收缓冲区又进一步分为高速缓冲区和低速缓冲区，以区别来自高速CAN网络和低速CAN网络的数据。每个缓冲区的大小都是由CAN的速度和处理器对每条指令的处理时间共同决定的，实现了各子网间数据交换的功能。
如图4所示，所述电源电路由由E1电源模块VRB2405(X)D-10WR、U3线性稳压电源SPX1117M3-1.8、U2线性稳压电源SPX1117M3-3.3、滤波电容C15～C20与C40～C45、电源指示灯R7与VL13连接组成。将输入的24V直流电源经电源模块E1变换为CAN隔离收发器CTM1051所需的5V直流电源；5V直流电源经电源模块U3微控制器LPC2294内核所需的1.8V直流电源；5V直流电源经电源模块U2看门狗芯片X5043、SPI接口CAN控制器MCP2515及LPC2294外围IO口3.3V直流电源。
如图5所示，所述看门狗及复位电路由集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程控制芯片X5043组成。X5043把四种常用的能：上电复位、看门狗定时器、电源电压监控和块锁保护串行EEPROM存储器组成在一个封装之内，这种组合降低了系统成本、减少了电路板空间和增加了可靠性。U4看门狗芯片X5043主要实现微控制器LPC2294上电复位及对电源电压的监控功能，保证整个电路可靠工作。
如图6所示，所述JTAG接口电路由20芯插座组成，JTAG(JointTest Action Group,联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试，JTAG技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路TAP(TestAccess Port,测试访问口)，通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。通过JTAG接口，可对芯片内部的所有部件进行访问，因而是开发调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。目前JTAG接口的连接有两种标准，即14针接口和20针接口，网关板对应微控制器LPC2294的JTAG接口为20针接口。
如图7所示，所述两路SPI接口CAN控制器电路由CAN总线控制芯片MCP2515、时钟晶振、RC复位连接组成。U11、U12的CAN总线控制芯片MCP2515符合CAN2.0B技术规范并带有符合工业标准的SPI串行接口，能够发送和接收标准数据帧以及扩展数据帧，并具有接收过滤和信息管理的功能，最高数据传输速率可达1Mbps。X2、X3时钟晶振为芯片MCP2515提供运行提供时钟源、RC复位电路(R31、C34与R32、C35)为芯片MCP2515实现上电复位功能。
如图8所示，所述六路高速隔离CAN收发器电路由高速隔离CAN收发器CTM1051、通信指示灯、终端电阻连接组成。U5～U12是一款带隔离的高速CAN收发器芯片，该芯片内部集成了所有必需的CAN隔离及CAN收、发器件，这些都被集成在不到3平方厘米的芯片上。芯片的主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并且具有DC2500V的隔离功能及ESD保护作用。通信指示灯VL1～VL12安放在CAN收发器CTM1051输入端可以直观的显示通信状态，终端电阻跨接在CAN收发器CTM1051的输出端，进行CAN总线阻抗匹配。
综上所述，本实用新型一种基于ARM7的CAN总线网关的各项技术性能如下：
a) 供电电源电压：DC24V±5％；
b) CAN总线路数：6；
c) CAN总线通讯速率：最高达1Mbps；
d) CAN总线隔离电压：DC2500V；
e) 支持标准帧和扩展帧。
Claims (7)
1.一种基于ARM7的CAN总线网关，包括微控制器电路、电源电路、看门狗及复位电路、JTAG接口电路、两路SPI接口CAN控制器电路、六路高速隔离CAN收发器电路，其特征在于：所述电源电路的输出端与微控制器电路、看门狗及复位电路、JTAG接口电路、SPI接口CAN控制器以及高速隔离CAN收发器电路的电源输入端相联；所述看门狗及复位电路的输出端与微控制器电路的复位输入端相联；所述JTAG接口电路的输出端与微控制器电路JTAG调试端口输入端相联；所述两路SPI接口CAN控制器的输入端与微控制器电路两路SPI接口输出端相联，两路SPI接口CAN控制器的输出端与六路高速隔离CAN收发器电路的其中两路输入端相联；所述六路高速隔离CAN收发器电路其中四路的输入端与微控制器电路的四路CAN接口输出端相联。
2.根据权利要求1所述的一种基于ARM7的CAN总线网关，其特征是：所述微控制器电路由基于ARM7TDMI-S CPU的微控制器LPC2294、滤波电容、晶振连接组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于ARM7的CAN总线网关，其特征是：所述电源电路由电源模块VRB2405(X)D-10WR、线性稳压电源SPX1117M3-1.8、线性稳压电源SPX1117M3-3.3、滤波电容、电源指示灯连接组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于ARM7的CAN总线网关，其特征是：所述看门狗及复位电路由集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程控制芯片X5043组成。
5.根据权利要求1所述的一种基于ARM7的CAN总线网关，其特征是：所述JTAG接口电路由20芯插座组成。
6.根据权利要求1所述的一种基于ARM7的CAN总线网关，其特征是：所述两路SPI接口CAN控制器电路由CAN总线控制芯片MCP2515、时钟晶振、RC复位连接组成。
7.根据权利要求1所述的一种基于ARM7的CAN总线网关，其特征是：所述六路高速隔离CAN收发器电路由高速隔离CAN收发器CTM1051、通信指示灯、终端电阻连接组成。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108616436A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-10-02 | 浙江国自机器人技术有限公司 | 一种can交换机及机器人 |
| CN108880965A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-11-23 | 秦民 | 一种用于自动驾驶汽车的动力can网关及其实现方法 |
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