CN210629523U - 一种基于spi总线及can总线的多单元通信模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块，包括：主控单元，包括第一SPI模块，第一SPI模块连接隔离芯片第一隔离侧及传输单元母端；传输单元，包括子端及母端，子端与母端通过CAN总线连接；若干隔离器，包括第一隔离侧及第二隔离侧，第一隔离侧连接传输单元的子端；若干末端单元，包括第二SPI模块，第二SPI模块连接隔离器的第二隔离侧。本实用新型仅末端单元、隔离器以及主控单元涉及到SPI总线，其他大部分传输距离由传输单元负责。通过CAN总线的差分方式传输，有利于提高传输距离和抗干扰能力。电路组成简单，成本较低，实现了一个主控单元控制多个末端单元。

Description

一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块

技术领域

本实用新型涉及总线转换技术领域，特别涉及一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块。

背景技术

SPI是一种高速的，全双工，同步的通信总线，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要4根线。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是MISO（主设备数据输入）、MOSI（主设备数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。但这种通信总线传输距离有限，抗干扰能力弱。实际运用中，例如电池组的采样管理如果直接使用SPI总线通信，传输距离及抗干扰能力就显得更为重要，SPI总线通信就成了限制整体性能的短板。

授权公告号 CN105208034B的发明公开了一种SPI总线与CAN总线协议转换电路，包括SPI模块、CAN模块、实现SPI数据与CAN总线数据透明转换的协议传输单元以及对SPI模块与CAN模块进行初始化管理的逻辑控制管理单元。还公开了一种SPI总线与CAN总线协议转换方法：若要发送CAN数据，则通过SPI模块写入要发送的信息，通过协议传输单元将SPI数据转换成CAN数据从TX端口发送出去。将CAN总线数据转换为SPI数据传输时，协议传输单元将接收到的CAN数据进行转换后存入CAN模块的接收缓冲器中，SPI模块将CAN接收缓冲器中的数据读出存入SPI模块的接收FIFO中，并通过一定的数据格式从SDO端口发送出去。

现有技术为了缩减电路体积，使用了多种模块共同完成转换，但无法直接运用于多个单元的通信，且本质上仍然无法解决通信时抗干扰能力差的问题。

实用新型内容

针对现有技术抗干扰能力差，通信距离短的问题，本实用新型提供了一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块，在末端使用SPI总线，中间传输转换为CAN总线通信，CAN总线的差分信号传输方式有利于增加传输距离和提高抗干扰能力，弥补了电池组管理系统上通信距离和抗干扰能力的短板，提高了一对多的通信质量。

以下是本实用新型的技术方案。

一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块，包括：主控单元，包括第一SPI模块，第一SPI模块连接隔离芯片第一隔离侧及传输单元母端；传输单元，包括子端及母端，子端与母端通过CAN总线连接；若干隔离器，包括第一隔离侧及第二隔离侧，第一隔离侧连接传输单元的子端；若干末端单元，包括第二SPI模块，第二SPI模块连接隔离器的第二隔离侧。本方案中，仅末端单元、隔离器以及主控单元涉及到SPI总线，其他大部分传输距离由传输单元负责。由于SPI总线通信时相互的干扰较大，不利于提高传输距离，而通过CAN总线的差分方式传输，有利于提高传输距离和抗干扰能力。

作为优选，所述传输单元中，母端包括第一CAN收发器，子端包括若干第二CAN收发器，第一CAN收发器通过自身收发端连接主控单元第一SPI模块，第二CAN收发器通过自身收发端连接隔离器第一隔离侧。CAN收发器是控制端和物理总线之间的接口，将控制端的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平，在两条有差分电压的总线电缆上传输数据。在这里起到了将SPI总线中MISO信号以及MOSI信号转换为CAN总线传输的作用。

作为优选，所述末端单元为带SPI接口的电池采样芯片。例如LTC6803以及NXP33771等电池采样芯片，它们通过SPI总线传输信息，之后再通过其他器件转换为CAN总线传输。

作为优选，所述主控单元为带SPI接口的MCU。例如FS32K144。该MCU通过时钟和片选接口经隔离器控制选择末端单元，通过传输单元完成数据的传输。

作为优选，所述隔离器的型号为ADUM2401。

作为优选，所述第一CAN收发器及第二CAN收发器的型号为TJA1041。

本实用新型的有益效果包括：电路组成简单，成本较低；利用差分信号传输，有利于提高传输距离和抗干扰能力；实现了一个主控单元控制多个末端单元。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电路连接关系示意图；

图中包括：1-MCU、2-第一CAN收发器、3-第二CAN收发器、4-隔离器、5-电池采样芯片。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述。

实施例：

如图1所示，是一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块，包括： MCU1、第一CAN收发器2、第二CAN收发器3、隔离器4及电池采样芯片5，其中每个第二CAN收发器3、隔离器4及电池采样芯片5组成一个单组，共设有多个单组。其中MCU1作为主控单元，第一CAN收发器2及第二CAN收发器3组成传输单元，电池采样芯片5作为末端单元。

每个单组中电池采样芯片5采集对应的电池组信息，通过隔离器4与第二CAN收发器3连接，隔离器4同时与MCU1连接，MCU1还通过第一CAN收发器2与第二CAN收发器3连接。

具体连接方式为，第一CAN收发器2的RXD接口连接MCU1的MISO接口，第一CAN收发器2的TXD接口连接MCU1的MOSI接口，第一CAN收发器2的CANL及CANH接口通过CAN总线与各个第二CAN收发器3的CANL及CANH接口连接，第二CAN收发器3的RXD接口通过隔离器4连接电池采样芯片5的MOSI接口，第二CAN收发器3的TXD接口通过隔离器4连接电池采样芯片5的MISO接口。另外MCU1的SCLK接口及多个CS接口，分别通过隔离器4连接电池采样芯片5的SCLK接口及CS接口。

CAN收发器是控制端和物理总线之间的接口，将控制端的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平，在两条有差分电压的总线电缆上传输数据。在这里起到了将SPI总线中MISO信号以及MOSI信号转换为CAN总线传输的作用。

本实施例中，仅电池采样芯片5、隔离器4以及MCU1涉及到SPI总线，其他大部分传输距离由传输单元负责。由于SPI总线通信时相互的干扰较大，不利于提高传输距离，而通过CAN总线的差分方式传输，有利于提高传输距离和抗干扰能力。

本实施例的电池采样芯片5的型号为LTC6803。MCU1的型号为FS32K144。隔离器4的型号为ADUM2401。第一CAN收发器2及第二CAN收发器3的型号为TJA1041。

本实施例实现了一个MCU控制多个电池采样芯片，且电路组成简单，成本较低；利用差分信号传输，传输距离远，抗干扰能力强。

应当说明的是，该具体实施例仅用于对技术方案的进一步阐述，不用于限定该技术方案的范围，任何基于此技术方案的修改、等同替换和改进等都应视为在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块，其特征在于，包括：

主控单元，包括第一SPI模块，第一SPI模块连接隔离芯片第一隔离侧及传输单元母端；

传输单元，包括子端及母端，子端与母端通过CAN总线连接；

若干隔离器，包括第一隔离侧及第二隔离侧，第一隔离侧连接传输单元的子端；

若干末端单元，包括第二SPI模块，第二SPI模块连接隔离器的第二隔离侧。

2.根据权利要求1所述的一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块，其特征在于，所述传输单元中，母端包括第一CAN收发器，子端包括若干第二CAN收发器，第一CAN收发器通过自身收发端连接主控单元第一SPI模块，第二CAN收发器通过自身收发端连接隔离器第一隔离侧。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块，其特征在于，所述末端单元为带SPI接口的电池采样芯片。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块，其特征在于，所述主控单元为带SPI接口的MCU。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块，其特征在于，所述隔离器的型号为ADUM2401。

6.根据权利要求2所述的一种基于SPI总线及CAN总线的多单元通信模块，其特征在于，所述第一CAN收发器及第二CAN收发器的型号为TJA1041。

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