CN209400918U - Can总线网络结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种CAN总线网络结构，所述CAN总线网络结构包括多个车载控制装置、一与门和一信号收发器，其中：多个所述车载控制装置均包括发送端口和接收端口，多个所述车载控制装置的发送端口均连接所述与门的输入端；所述信号收发器包括一端口发送端和一端口接收端；多个所述车载控制装置的接收端口均连接所述信号收发器的一端口发送端；所述与门的输出端连接所述信号收发器的一端口接收端；所述信号收发器还包括二端口，所述二端口连接总线网络。

Description

CAN总线网络结构

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种CAN总线网络结构。

背景技术

CAN(控制器局域网络(Controller Area Network,CAN))作为汽车环境中的微控制器通讯总线，它在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子的主流控制网络。据统计，自2008年全球主要汽车生产厂商生产欧Ⅲ/欧Ⅳ排放标准以上的汽车后，采用CAN总线的汽车将超过95％。

传统的CAN网络通讯如图1所示：假设CAN总线网络有两个控制器，Controller1和Controller2，其主要挂在CAN_H和CAN_L，各个节点通过这两条线实现信号的串行差分传输，为了避免信号的反射和干扰，还需要在CAN_H和CAN_L之间接上120欧姆的终端电阻，之所以选择120欧的电阻，是因为电缆的特性阻抗为120欧。要使两个控制器完成CAN通讯，需要对应的两个CAN收发器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种CAN总线网络结构，以实现CAN总线网络的结构精简、减少信号收发器的数量以及节省成本。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种CAN总线网络结构，所述CAN总线网络结构包括多个车载控制装置、一与门和一信号收发器，其中：

多个所述车载控制装置均包括发送端口和接收端口，多个所述车载控制装置的发送端口均连接所述与门的输入端；

所述信号收发器包括一端口发送端和一端口接收端；

多个所述车载控制装置的接收端口均连接所述信号收发器的一端口发送端；

所述与门的输出端连接所述信号收发器的一端口接收端；

所述信号收发器还包括二端口，所述二端口连接总线网络。

可选的，在所述的CAN总线网络结构中，所述车载控制装置的数量为2个

可选的，在所述的CAN总线网络结构中，所述信号收发器为CAN收发器，所述总线网络为CAN总线。

可选的，在所述的CAN总线网络结构中，所述CAN总线包括差分信号高电平网络和差分信号低电平网络，所述二端口包括二端口高电平端和二端口低电平端，所述二端口高电平端连接所述差分信号高电平网络，所述二端口低电平端连接所述差分信号低电平网络。

可选的，在所述的CAN总线网络结构中，多个终端电阻连接在所述差分信号高电平网络和所述差分信号低电平网络之间，所述终端电阻的阻值为120欧姆。

可选的，在所述的CAN总线网络结构中，所述CAN收发器用于将所述车载控制装置的接收端口和所述车载控制装置的发送端口的信息转化为高电平差分信号和低电平差分信号，所述差分信号高电平网络用于传输所述高电平差分信号，所述差分信号低电平网络用于传输所述低电平差分信号。

可选的，在所述的CAN总线网络结构中，在CAN总线上发送的报文均具有互不相同的地址号，所述报文的地址号越小，则具有越高的优先权。

可选的，在所述的CAN总线网络结构中，当多个所述车载控制装置的发送端口通过所述与门耦合于消息冲突的位置时，则发送“0”的发送端口取得CAN总线的控制权。

可选的，在所述的CAN总线网络结构中，所述CAN总线用于通过CAN收发器同时向多个所述车载控制装置的接收端口传输数据，多个所述车载控制装置的接收端口用于通过报文中的地址号处理接收到的数据，当数据被正确接收后，接收数据的车载控制装置的接收端口发出确认接收信息。

可选的，在所述的CAN总线网络结构中，所述车载控制装置的发送端口用于通过CAN收发器同时向其他所述车载控制装置的接收端口和所述CAN总线传输数据。

在本实用新型提供的CAN总线网络结构中，通过多个车载控制装置的发送端口均连接与门的输入端，多个车载控制装置的接收端口均连接信号收发器的一端口发送端，与门的输出端连接信号收发器的一端口接收端，信号收发器的二端口连接总线网络，实现了多个车载控制装置的数据发送通过与门实现同一信号收发器来发送，且该信号收发器可以同时向多个车载控制装置发送数据，电路以较简单的元器件搭建完成，硬件成本很低，可节约多个信号收发器芯片。另外，结合CAN总线通信的仲裁原理和与门的工作机制，成功完成了多个车载控制装置和CAN总线之间的信息交流。

附图说明

图1是现有的CAN总线网络结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的CAN总线网络结构示意图；

图3～5是本实用新型一实施例的CAN总线网络结构信号传输波形示意图；

图中所示：11-第一控制；12-第二控制器；20-与门；30-信号收发器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的CAN总线网络结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型的核心思想在于提供一种CAN总线网络结构，以实现CAN总线网络的结构精简。

为实现上述思想，本实用新型提供了一种CAN总线网络结构，所述CAN总线网络结构包括多个车载控制装置、一与门和一信号收发器，其中：多个所述车载控制装置均包括发送端口和接收端口，多个所述车载控制装置的发送端口均连接所述与门的输入端；所述信号收发器包括一端口发送端和一端口接收端；多个所述车载控制装置的接收端口均连接所述信号收发器的一端口发送端；所述与门的输出端连接所述信号收发器的一端口接收端；所述信号收发器还包括二端口，所述二端口连接总线网络。

本实用新型的实施例提供一种CAN总线网络结构，如图2所示，所述CAN总线网络结构包括多个车载控制装置(本实施例中例举了第一控制器11和第二控制器12)、一与门20和一信号收发器30，其中：多个所述车载控制装置均包括发送端口和接收端口，多个所述车载控制装置的发送端口(例如Tx1和Tx2)均连接所述与门20的输入端；所述信号收发器30包括一端口发送端和一端口接收端；多个所述车载控制装置的接收端口Rx均连接所述信号收发器30的一端口发送端；所述与门20的输出端连接所述信号收发器30的一端口接收端；所述信号收发器30还包括二端口，所述二端口连接总线网络。

具体的，在所述的CAN总线网络结构中，所述信号收发器30为CAN收发器，所述总线网络为CAN总线。所述CAN总线包括差分信号高电平网络CAN-Hi和差分信号低电平网络CAN-Low，所述二端口包括二端口高电平端和二端口低电平端，所述二端口高电平端连接所述差分信号高电平网络CAN-Hi，所述二端口低电平端连接所述差分信号低电平网络CAN-Low。多个终端电阻连接在所述差分信号高电平网络和所述差分信号低电平网络之间。所述终端电阻的阻值为120欧姆。

进一步的，在所述的CAN总线网络结构中，如图4所示，所述CAN收发器30用于将所述车载控制装置的接收端口Rx和所述车载控制装置的发送端口(例如Tx1和Tx2)的信息转化为高电平差分信号和低电平差分信号，所述差分信号高电平网络CAN-Hi用于传输所述高电平差分信号，所述差分信号低电平网络CAN-Low用于传输所述低电平差分信号。

如图3～5所示，在所述的CAN总线网络结构中，在CAN总线上发送的报文均具有互不相同的地址号，所述报文的地址号越小，则具有越高的优先权。具体的，当多个所述车载控制装置的发送端口(例如Tx1和Tx2)通过所述与门20耦合于消息冲突的位置时，则发送“0”的发送端口取得CAN总线的控制权。如图3所示，Tx1发送“0”，Tx2发送“1”，则以Tx1发送的为优先发送。对于两路Tx或多路Tx，通过使用一个与门而达到了少用一块CAN收发器的巧妙之处如下：在CAN总线上发送(Tx)的每一条报文都具有唯一的一个11位或29位数字的ID。CAN总线状态取决于二进制数‘0’而不是‘1’，所以ID号越小，则该报文拥有越高的优先权。因此一个为全‘0’标志符的报文具有总线上的最高级优先权。换而言之：结合与门的工作原理，在消息冲突的位置，第一个节点发送0而另外的节点发送1，那么发送0的节点将取得总线的控制权，并且能够成功的发送出它的信息。其中，Tx1、Tx2通过一块与门芯片进行复合，从而将优先级高的信息传至下一环节中的Tx，以达到公用一块CAN收发器的目的。

进一步的，在所述的CAN总线网络结构中，所述车载控制装置的数量为2个，所述CAN总线用于通过CAN收发器30同时向多个所述车载控制装置的接收端口Rx传输数据，多个所述车载控制装置的接收端口Rx用于通过报文中的地址号处理接收到的数据，当数据被正确接收后，接收数据的车载控制装置的接收端口Rx发出确认接收信息。对于两路Rx或多路Rx时，CAN通信是一种一点对多点的传输协议，不是基于地址的传统的点对点传输协议。当一个点传输数据时，总线上的其它点都可以为接收方，它们可以通过ID来作出对总线上传送数据的处理(接收或者丢弃)。并且当数据被正确接收到以后，接收方便会作出应答响应，因此，Rx可同时公用一根信号线进行通信。另外，所述车载控制装置的发送端口用于通过CAN收发器同时向其他所述车载控制装置的接收端口和所述CAN总线传输数据。

根据CAN总线的通信机制，图2中Rx接收到的信号和Tx发送的信号相匹配，如图4所示，且第一控制器和第二控制器可完成正常的CAN总线通信，由此可见，以上新型复合式CAN总线的复用方法奏效。另外，该硬件设计理念的优化，会增大软件的工作量，故软件可集成相对应的软件包，以匹配复合式CAN总线的复用模块。

在本实用新型提供的CAN总线网络结构中，通过多个车载控制装置的发送端口均连接与门20的输入端，多个车载控制装置的接收端口均连接信号收发器30的一端口发送端，与门20的输出端连接信号收发器30的一端口接收端，信号收发器30的二端口连接总线网络，实现了多个车载控制装置的数据发送通过与门20实现同一信号收发器30来发送，且该信号收发器30可以同时向多个车载控制装置发送数据，电路以较简单的元器件搭建完成，硬件成本很低，可节约多个信号收发器30芯片。另外，结合CAN总线通信的仲裁原理和与门20的工作机制，成功完成了多个车载控制装置和CAN总线之间的信息交流。

新型组合式CAN总线复用法，即是依据CAN总线的通讯机制，CAN总线是一个广播类型的总线，所以任何在总线上的节点都可以监听总线上传输的数据。总线上的传输是一点对多点或所有点的传输。CAN总线的硬件芯片提供了一种叫做本地过滤的功能，通过这种本地过滤的功能可以过滤掉一些和自己无关的数据，而保留一些和自己有关的信息。

综上，上述实施例对CAN总线网络结构的不同构型进行了详细说明，当然，本实用新型包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本实用新型所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种CAN总线网络结构，其特征在于，所述CAN总线网络结构包括多个车载控制装置、一与门和一信号收发器，其中：

多个所述车载控制装置均包括发送端口和接收端口，多个所述车载控制装置的发送端口均连接所述与门的输入端；

所述信号收发器包括一端口发送端和一端口接收端；

多个所述车载控制装置的接收端口均连接所述信号收发器的一端口发送端；

所述与门的输出端连接所述信号收发器的一端口接收端；

所述信号收发器还包括二端口，所述二端口连接总线网络。

2.如权利要求1所述的CAN总线网络结构，其特征在于，所述车载控制装置的数量为2个。

3.如权利要求2所述的CAN总线网络结构，其特征在于，所述信号收发器为CAN收发器，所述总线网络为CAN总线。

4.如权利要求3所述的CAN总线网络结构，其特征在于，所述CAN总线包括差分信号高电平网络和差分信号低电平网络，所述二端口包括二端口高电平端和二端口低电平端，所述二端口高电平端连接所述差分信号高电平网络，所述二端口低电平端连接所述差分信号低电平网络。

5.如权利要求4所述的CAN总线网络结构，其特征在于，多个终端电阻连接在所述差分信号高电平网络和所述差分信号低电平网络之间，所述终端电阻的阻值为120欧姆。

6.如权利要求3所述的CAN总线网络结构，其特征在于，所述CAN收发器用于将所述车载控制装置的接收端口和所述车载控制装置的发送端口的信息转化为高电平差分信号和低电平差分信号，所述差分信号高电平网络用于传输所述高电平差分信号，所述差分信号低电平网络用于传输所述低电平差分信号。

7.如权利要求6所述的CAN总线网络结构，其特征在于，在CAN总线上发送的报文均具有互不相同的地址号，所述报文的地址号越小，则具有越高的优先权。

8.如权利要求7所述的CAN总线网络结构，其特征在于，当多个所述车载控制装置的发送端口通过所述与门耦合于消息冲突的位置时，则发送“0”的发送端口取得CAN总线的控制权。

9.如权利要求6所述的CAN总线网络结构，其特征在于，所述CAN总线用于通过CAN收发器同时向多个所述车载控制装置的接收端口传输数据，多个所述车载控制装置的接收端口用于通过报文中的地址号处理接收到的数据，当数据被正确接收后，接收数据的车载控制装置的接收端口发出确认接收信息。

10.如权利要求6所述的CAN总线网络结构，其特征在于，所述车载控制装置的发送端口用于通过CAN收发器同时向其他所述车载控制装置的接收端口和所述CAN总线传输数据。