CN213244035U - 一种can通信电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种CAN通信电路，包括CAN接口、开关电路以及控制电路，CAN接口包括高位数据接收端、低位数据接收端、第一信号输出端和第二信号输出端，开关电路包括第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路，高位数据接收端通过第一开关支路、第三开关支路分别与第一信号输出端、第二信号输出端相连接，低位数据接收端通过第二开关支路、第四开关支路分别与第一信号输出端、第二信号输出端相连接，控制电路用于输出控制第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路通断状态的指令，第二开关支路、第三开关支路的通断状态相同，第二开关支路与第一开关支路以及第四开关支路的通断状态相异。

Description

一种CAN通信电路

技术领域

本实用新型实施例涉及通信接口技术，尤其涉及一种CAN通信电路。

背景技术

CAN总线是一种现场总线，与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视。目前，CAN总线已经广泛的应用于控制系统、检测系统以及执行系统间的数据通信，使用时，CAN总线通过CAN收发器接口的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，通常情况下CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态，若CAN总线与CAN收发器的连接颠倒，会导致上位机与控制器之间无法进行正常通信。

现有技术中，CAN收发器通常不具备检查CAN总线是否反接的功能，若CAN总线反接，则需要大量的时间和人力进行故障排查，严重影响作业效率，因此亟需一种可以判定CAN总线是否反接，且在CAN总线反接时可以保证上位机与控制器之间正常通信的CAN通信电路。

实用新型内容

本实用新型提供一种CAN通信电路，以达到CAN通信线反接时，CAN接口与通信芯片之间仍能正常通信的目的。

本实用新型实施例提供了一种CAN通信电路，包括CAN接口、开关电路以及控制电路，

所述CAN接口包括高位数据接收端、低位数据接收端、第一信号输出端和第二信号输出端，所述开关电路包括第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路，

所述高位数据接收端通过所述第一开关支路、第三开关支路分别与所述第一信号输出端、第二信号输出端相连接，所述低位数据接收端通过所述第二开关支路、第四开关支路分别与所述第一信号输出端、第二信号输出端相连接，

所述控制电路用于输出控制所述第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路通断状态的指令，

所述第二开关支路、第三开关支路的通断状态相同，所述第二开关支路与所述第一开关支路以及第四开关支路的通断状态相异。

可选的，所述控制电路包括电平转换器和处理器，

所述第一信号输出端、第二信号输出端通过所述电平转换器与所述处理器相连接，所述处理器用于输出控制所述第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路通断状态的指令。

可选的，所述电平转换器包括第一输出端，所述处理器包括第一控制信号输出端，

所述电平转换器通过所述第一输出端与所述处理器相连接，所述第一控制信号输出端与所述第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路相连接，

所述第一控制信号输出端用于输出控制所述第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路通断状态的指令。

可选的，所述控制电路还包括比较器，

所述电平转换器通过所述比较器与所述处理器相连接。

可选的，所述电平转换器包括第一电平采集端、第二电平采集端，第一输出端、第二输出端，

所述第一电平采集端、第二电平采集端分别与所述第一信号输出端、第二信号输出端相连接，所述电平转换器通过所述第一输出端、第二输出端与所述比较器相连接，

所述比较器还包括第一比较信号输出端、第二比较信号输出端，所述比较器通过所述第一比较信号输出端、第二比较信号输出端与所述处理器相连接。

可选的，所述处理器包括第一控制信号输出端、第二控制信号输出端，

所述第一控制信号输出端与所述第二开关支路以及第三开关支路相连接，所述第二控制信号端与所述第一开关支路以及第四开关支路相连接。

可选的，所述第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路和第四开关支路分别配置第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关，

所述第一控制信号输出端与所述第二开关以及第三开关的控制端相连接，所述第二控制信号端与所述第一开关以及第四开关的控制端相连接。

可选的，所述电平转换器为RMS-DC转换器。

可选的，所述处理器为电平触发器。

可选的，所述比较器包括第一电压比较器、第二电压比较器，

所述第一电压比较器包括第一电平采集端、第一参考电平端以及第一比较信号输出端，所述第二电压比较器包括第二电平采集端、第二参考电平端以及第二比较信号输出端。

与现有技术相比，本实用新型的有效效果在于：本实用新型提出的CAN通信电路包含第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路和第四开关支路。第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路和第四开关支路分别串联于CAN接口的高位数据接收端、低位数据接收端与第一信号输出端、第二信号输出端之间，第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路以及第四开关支路的通断状态可变，可以使得CAN接口的第一信号输出端始终输出高位数据信号，第二信号输出端始终输出低位数据信号，保证CAN通信线反接时，CAN接口和通信芯片之间也能实现正常通信。

附图说明

图1是实施例中的一种CAN通信电路结构示意图；

图2是实施例中的另一种CAN通信电路结构示意图；

图3是实施例中的又一种CAN通信电路结构示意图；

图4是实施例中的又一种CAN通信电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是实施例中的一种CAN通信电路结构示意图，参考图1，CAN通信电路包括CAN接口、开关电路2以及控制电路3。

CAN接口包括高位数据接收端11、低位数据接收端12、第一信号输出端13和第二信号输出端14，开关电路2包括第一开关支路21、第二开关支路22、第三开关支路23、第四开关支路24。

高位数据接收端11通过第一开关支路21、第三开关支路23分别与第一信号输出端13、第二信号输出端14相连接，低位数据接收端12通过第二开关支路22、第四开关支路24分别与第一信号输出端13、第二信号输出端14相连接。

控制电路3用于输出控制第一开关支路21、第二开关支路22、第三开关支路23、第四开关支路24通断状态的指令。其中，第二开关支路22、第三开关支路23的通断状态相同，第二开关支路22与第一开关支路21以及第四开关支路24的通断状态相异。

示例性的，本实施例中，高位数据接收端定义为CAN_H，低位数据接收端定义为CAN_L，第一信号输出端定义为CAN_H_OUT，第二信号输出端定义为CAN_L_OUT。

CAN通信线与CAN接口正确连接时，CAN_H、CAN_L分别用于接收高位数据和低位数据，CAN_H_OUT与CAN_H对应，用于向通信芯片传输高位数据信号，CAN_L_OUT与CAN_L对应，用于向通信芯片传输低位数据信号。

示例性的，本实施例中，开关电路中包含四条开关支路，开关电路中可以至少两个可控开关，例如，采用两个单刀双掷开关芯片、四个单刀单掷开关芯片、四个开关器件、四个继电器等。

可控开关串联于高位数据接收端、低位数据接收端与第一信号输出端、第二信号输出端之间，形成图1所示的开关支路结构，可控开关的控制端与控制电路相连接，用于接收控制电路输出的控制指令。

本实施例中，控制电路用于：

若CAN通信线与CAN接口正确连接，则控制开关电路中的各开关支路维持当前的通断状态。

若CAN通信线与CAN接口反接，则控制开关电路中的各开关支路改变初始时刻的通断状态，使得，CAN_H_OUT与CAN_L对应，CAN_L_OUT与CAN_H对应，以保证CAN_H_OUT始终向通信芯片输出高位数据信号，CAN_L_OUT始终向通信芯片输出低位数据信号。

本实施例中，CAN通信电路包含第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路和第四开关支路。第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路和第四开关支路分别串联于CAN接口的高位数据接收端、低位数据接收端与第一信号输出端、第二信号输出端之间，第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路以及第四开关支路的通断状态可变，可以使得CAN接口的第一信号输出端始终输出高位数据信号，第二信号输出端始终输出低位数据信号，保证CAN通信线反接时，CAN接口和通信芯片之间也能实现正常通信。

图2是实施例中的另一种CAN通信电路结构示意图，参考图2，作为一种可实施方案，控制电路包括电平转换器31和处理器32。

第一信号输出端13、第二信号输出端14通过电平转换器31与处理器32相连接，处理器32用于输出控制第一开关支路21、第二开关支路22、第三开关支路23、第四开关支路24通断状态的指令。

CAN通信接口的通信状态可分为静止状态和显性状态，处于静止状态时，CAN_H、CAN_L的电平值相同，均为隐性电平。处于显性状态且CAN通信线与CAN接口正确连接时，CAN_H的电平值在隐性电平的基础上会升高一设定值，CAN_L的电平值在隐性电平的基础上会降低一设定值。

本实施例中，电平转换器用于测量第一信号输出端、第二信号输出端输出电平的平均值。处理器用于接收电平转换器输出的平均值，根据平均值与设定值的关系生成针对开关电路的控制指令。

示例性的，电平转换器可以包括至少一个电平转换芯片，电平转换器可以包括多个信号输入端和多个信号输出端，其中，信号输入端用于与第一信号输出端、第二信号输出端相连接，信号输出端用于与处理器相连接。可选的，本实施例中，电平转换芯片采用RMS-DC转换芯片。

参考图2，作为一种可实施方案，电平转换器31包括第一输出端，处理器包括第一控制信号输出端。

电平转换器31通过第一输出端与处理器32相连接，第一控制信号输出端与第一开关支路21、第二开关支路22、第三开关支路23、第四开关支路24相连接。第一控制信号输出端用于输出控制第一开关支路21、第二开关支路22、第三开关支路23、第四开关支路24通断状态的指令。

示例性的，图2所示的CAN通信电路中，处理器与电平转换器中的一个信号输出端相连接，以接收电平转换器测量的，第一信号输出端或者第二信号输出端输出电平的平均值。

示例性的，本实施例中，处理器中可以配置隐性电平作为参考值，处理器可以配置为判定平均值与参考值的大小关系，以确定CAN通信线是否反接。例如，若处理器接收的平均值为第一信号输出端的电平平均值，由于正常通信情况下，CAN_H的电平值在隐性电平的基础上会升高一设定值，因此，若处理器判定平均值大于隐形电平，则可以确定CAN通信线正确连接，若判定平均值小于隐性电平，则可以确定CAN通信线反接。

图2所示的CAN通信电路中，处理器配置一个第一控制信号输出端，开关电路中可以配置两个单刀双掷开关，其中一个单刀双掷开关用于构成第一开关支路以及第二开关支路，另一个单刀双掷开关用于构成第三开关支路以及第四开关支路。

参考图2，通过配置处理器，可以将开关电路的初始状态设定为第一开关支路、第四开关支路导通，第二开关支路、第三开关支路断开，此时CAN_H_OUT与CAN_H对应连接，CAN_L_OUT与CAN_L对应连接。若CAN通信线正确连接，则处理器控制单刀双掷开关维持当前的通断状态，若CAN通信线反接，则处理器控制单刀双掷开关改变通断状态，使得第一开关支路、第四开关支路断开，第二开关支路、第三开关支路导通，并控制单刀双掷开关维持当前的通断状态，此时CAN_L_OUT与CAN_H对应连接，CAN_H_OUT与CAN_L对应连接。

图3是实施例中的又一种CAN通信电路结构示意图，参考图3，作为一种可实施方案，控制电路还包括比较器33，电平转换器通过比较器33与处理器32相连接。

示例性的，本实施例中，比较器包括多个信号输入端和多个信号输出端，比较器的信号输入端用于与第一信号输出端、第二信号输出端以及参考电平端相连接，信号输出端用于输出比较电压。其中，参考电平端的电压值与隐性电压值相同。

示例性的，处理器可以与一个信号输出端或多个信号输出端相连接，与一个信号输出端相连接时，处理器的控制策略与图2所示CAN通信电路结构中的处理器的控制策略相同。

通过配置比较器，利用比较器进行第一信号输出端、第二信号输出端与隐性电平的比较，可以简化处理器的运算过程，提高控制速度。

参考图3，作为一种优选方案，电平转换器31包括第一电平采集端、第二电平采集端，第一输出端、第二输出端。第一电平采集端、第二电平采集端分别与第一信号输出端、第二信号输出端相连接，电平转换器31通过第一输出端、第二输出端与比较器相连接。

比较器还包括第一比较信号输出端、第二比较信号输出端，比较器通过第一比较信号输出端、第二比较信号输出端与处理器相连接。

示例性的，图3所示的CAN通信电路结构中，通过比较器的两个信号输入端分别接收电平转换器测量的，第一信号输出端以及第二信号输出端的电平平均值。处理器与比较器的两个信号输出端相连接，接收比较器输出的针对第一信号输出端以及第二信号输出端的电压比较结果。

参考图3，处理器包括第一控制信号输出端、第二控制信号输出端，第一控制信号输出端与第二开关支路22以及第三开关支路23相连接，第二控制信号端与第一开关支路21以及第四开关支路24相连接。

作为一种可实施方案，第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路和第四开关支路分别配置第一NMOS管、第而NMOS管、第三NMOS管以及第四NMOS管。

第一控制信号输出端与第二NMOS管、第三NMOS管的控制端相连接，第二控制信号端与第一NMOS管以及第四NMOS管的控制端相连接。

示例性的，图3所示的CAN通信电路结构中，处理器采用电平触发器。

示例性的，图3所示的CAN通信电路的工作过程包括：

电平转换器分别采集第一信号输出端、第二信号输出端输出电平的平均值，并将平均值对应的电压信号分别输入至比较器的两个信号输入端。

根据参考电平端的参考电压，比较器比较接收到的电压信号，若第一信号输出端对应的电压信号大于参考电压，第二信号输出端对应的电压信号小于参考电压，则比较器的第一比较信号输出端、第二比较信号输出端分别输出高电平比较信号1和低电平比较信号0。

当第一比较信号输出端、第二比较信号输出端输出的电压比较信号分别为1和0时，电平触发器的第一控制信号输出端输出低电平控制信号，第二控制信号输出端高电平控制信号，此时第一开关支路以及第四开关支路导通，第二开关支路和第三开关支路断开。

若第一信号输出端对应的电压信号小于参考电压，第二信号输出端对应的电压信号大于参考电压，则比较器的第一比较信号输出端、第二比较信号输出端分别输出低平比较信号0和高电平比较信号1。

当第一比较信号输出端、第二比较信号输出端输出的电压比较信号分别为0和1时，电平触发器的第一控制信号输出端输出高电平控制信号，第二控制信号输出端低电平控制信号。

若第一信号输出端对应的电压信号等于参考电压，第二信号输出端对应的电压信号大等于参考电压，则比较器的第一比较信号输出端以及第二比较信号输出端输出低平比较信号。此时第一开关支路以及第四开关支路断开，第二开关支路和第三开关支路导通。

当第一比较信号输出端、第二比较信号输出端输出的电压比较信号为0时，电平触发器的第一控制信号输出端以及第二控制信号输出端维持当前的输出状态。

图3所示的CAN通信电路中仅包括低成本的电子元器件，通过低成本电子元器件的相互配合实现当CAN通信线反接时也可以正常通信，可以降低整套通信设备的生产成本。

图4是实施例中的又一种CAN通信电路结构示意图，参考图4，作为一种可实施方案，比较器包括第一电压比较器331、第二电压比较器332。

第一电压比较器331包括第一电平采集端、第一参考电平端以及第一比较信号输出端，第二电压比较器332包括第二电平采集端、第二参考电平端以及第二比较信号输出端。

电平转换器31的第一输出端、第二输出端分别与第一电平采集端、第二电平采集端相连接。第一比较信号输出端以及第二比较信号输出端与处理器32相连接。

参考图4，第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路分别配置第一开关201、第二开关202、第三开关203以及第四开关204。处理器的第一控制信号输出端与第二开关202以及第三开关203相连接，第二控制信号输出端与第一开关201以及第四开关204相连接。

示例性的，图4所示的CAN通信电路中，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关可以为单刀单掷开关或者继电器。处理器采用电平触发器。图4中处理器的控制策略与图3中CAN通信电路中处理器的控制策略相同。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种CAN通信电路，其特征在于，包括CAN接口、开关电路以及控制电路，

所述CAN接口包括高位数据接收端、低位数据接收端、第一信号输出端和第二信号输出端，所述开关电路包括第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路，

所述高位数据接收端通过所述第一开关支路、第三开关支路分别与所述第一信号输出端、第二信号输出端相连接，所述低位数据接收端通过所述第二开关支路、第四开关支路分别与所述第一信号输出端、第二信号输出端相连接，

所述控制电路用于输出控制所述第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路通断状态的指令，

所述第二开关支路、第三开关支路的通断状态相同，所述第二开关支路与所述第一开关支路以及第四开关支路的通断状态相异。

2.如权利要求1所述的CAN通信电路，其特征在于，所述控制电路包括电平转换器和处理器，

所述第一信号输出端、第二信号输出端通过所述电平转换器与所述处理器相连接，所述处理器用于输出控制所述第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路通断状态的指令。

3.如权利要求2所述的CAN通信电路，其特征在于，所述电平转换器包括第一输出端，所述处理器包括第一控制信号输出端，

所述电平转换器通过所述第一输出端与所述处理器相连接，所述第一控制信号输出端与所述第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路相连接，

所述第一控制信号输出端用于输出控制所述第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路通断状态的指令。

4.如权利要求2所述的CAN通信电路，其特征在于，所述控制电路还包括比较器，

所述电平转换器通过所述比较器与所述处理器相连接。

5.如权利要求4所述的CAN通信电路，其特征在于，所述电平转换器包括第一电平采集端、第二电平采集端，第一输出端、第二输出端，

所述第一电平采集端、第二电平采集端分别与所述第一信号输出端、第二信号输出端相连接，所述电平转换器通过所述第一输出端、第二输出端与所述比较器相连接，

所述比较器还包括第一比较信号输出端、第二比较信号输出端，所述比较器通过所述第一比较信号输出端、第二比较信号输出端与所述处理器相连接。

6.如权利要求5所述的CAN通信电路，其特征在于，所述处理器包括第一控制信号输出端、第二控制信号输出端，

所述第一控制信号输出端与所述第二开关支路以及第三开关支路相连接，所述第二控制信号端与所述第一开关支路以及第四开关支路相连接。

7.如权利要求6所述的CAN通信电路，其特征在于，所述第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路和第四开关支路分别配置第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关，

所述第一控制信号输出端与所述第二开关以及第三开关的控制端相连接，所述第二控制信号端与所述第一开关以及第四开关的控制端相连接。

8.如权利要求2所述的CAN通信电路，其特征在于，所述电平转换器为RMS-DC转换器。

9.如权利要求2所述的CAN通信电路，其特征在于，所述处理器为电平触发器。

10.如权利要求5所述的CAN通信电路，其特征在于，所述比较器包括第一电压比较器、第二电压比较器，

所述第一电压比较器包括第一电平采集端、第一参考电平端以及第一比较信号输出端，所述第二电压比较器包括第二电平采集端、第二参考电平端以及第二比较信号输出端。

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