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