CN214409693U - 一种can总线检测分析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种CAN总线检测分析装置，包括机械结构及硬件控制电路；所述机械结构包括翻盖式的外壳，上盖内侧为屏幕、下盖内侧是键盘和触摸板，下盖一侧有电源接口，下盖另一侧有CAN接口；机械结构内部封装硬件控制电路；所述硬件控制电路包括微型电脑主板模块、CAN总线检测分析模块和电源模块；电源模块用于供电，微型电脑主板模块通过串口和CAN总线检测分析模块连接，通过HDMI接口和屏幕连接，通过USB接口和键盘、触摸板连接。本实用新型可以独立用于进行CAN总线测试分析工作，不再依赖于电脑；同时因为采用基于ARM的微型电脑主板，功耗大大降低，无需增加风扇进行散热，使得装置更能适应恶劣环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种CAN总线检测分析装置，属于总线检测领域。
背景技术
随着工业生产自动化水平的不断提高，复杂程度不断增加，越来越多的工业控制系统采用分布式总线控制方式。在分布式总线控制系统中，每一个设备都是相互独立的，当某一设备出现故障后并不会影响到其它设备的正常运行，因此分布式总线控制系统具有很高的稳定性。分布式总线控制系统中的现场总线有很多种，CAN总线便是其中之一。CAN总线是一种多主控制总线，具有传输速率高、通信距离远、抗干扰性能强、成本低等优点，在汽车、船舶和工业自动化等领域都有广泛的应用。
对使用CAN总线的系统进行调试和故障排查时都会使用到CAN总线检测分析设备，但现有的检测分析设备大都无法独立工作，需要电脑的配合才能完成检测和分析，使用起来很不方便，此外，由于非独立CAN总线检测分析装置和电脑之间有通信线缆，有些装置还需单独供电，这大大降低了装置的稳定性。
发明内容
本实用新型提供了一种CAN总线检测分析装置，以用于通过合理的构成及连接搭建CAN总线检测分析的平台，以适用于恶劣工作环境下CAN总线检测和分析。
本实用新型的技术方案是：一种CAN总线检测分析装置，包括机械结构及硬件控制电路；
所述机械结构包括翻盖式的外壳，外壳上盖内侧为屏幕、外壳下盖内侧是键盘和触摸板，下盖一侧有电源接口，用于外接电源，下盖另一侧有CAN接口，用于连接外部CAN总线网络；机械结构内部封装硬件控制电路；
所述硬件控制电路包括微型电脑主板模块、CAN总线检测分析模块和电源模块；电源模块用于供电，微型电脑主板模块通过串口和CAN总线检测分析模块连接，通过HDMI接口和屏幕连接，通过USB接口和键盘、触摸板连接。
所述CAN总线检测分析模块包括CAN总线数据接收模块、数据处理模块；其中，CAN总线数据接收模块有两个通道，能同时接收外部两路CAN数据，并能将接收到的CAN数据传送给数据处理模块，数据处理模块将接收到的数据通过串口发送到微型电脑主板模块。
所述CAN总线数据接收模块包括两块CAN收发芯片SN65HVD232D；其中，第一块CAN收发芯片SN65HVD232D的CANH和CAHL两端连接终端电阻R7，同时CANH和CANL组成的接口连接到外部CAN总线，第一块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD连接到数据处理模块；第二块CAN收发芯片SN65HVD232D的CANH和CAHL两端连接终端电阻R8，同时CANH和CANL组成的接口连接到外部CAN总线，第二块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD连接到数据处理模块。
所述数据处理模块采用微控制器STM32F105RB；微控制器STM32F105RB的接口CAN_TX1、CAN_RX1和CAN总线数据接收模块中第一块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD端连接，接口CAN_TX2、CAN_RX2和CAN总线数据接收模块中第二块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD端连接，微控制器STM32F105RB的串口UART_TX和UART_RX和微型电脑主板连接。
所述电源模块包括充电电路、放电电路和大容量锂电池；其中大容量锂电池通过放电电路供电；当外部电源接口有接电源时，充电电路对大容量锂电池进行充电。
所述大容量锂电池通过由开关型稳压芯片LM2576和线性稳压芯片LM1117搭建的电路供电；其中开关型稳压芯片LM2576搭建的稳压电路输入端接大容量锂电池，输出电压为5V，线性稳压芯片LM1117搭建的稳压电路输入端接5V，输出电压为3.3V；当外部电源接口有接电源时，外电源通过充电芯片PW4203为大容量锂电池进行充电，充电芯片PW4203的输入端通过防反接二极管D3和外部电源连接，PW4203的输出端接大容量锂电池。
本实用新型的有益效果是：本实用新型可以独立用于进行CAN总线测试分析工作，不再依赖于电脑，装置拥有大屏幕，方便了用户进行数据查看，同时因为采用基于ARM的微型电脑主板，功耗大大降低，无需增加风扇进行散热，使得装置更能适应恶劣环境。
附图说明
图1是本实用新型的外观图；
图2是本实用新型的硬件控制电路连接框图；
图3是数据处理模块电路原理图；
图4是CAN总线数据接收模块电路原理图；
图5是放电电路原理图；
图6是充电电路原理图；
图中各标号为：1-屏幕，2-电源接口，3-键盘，4-电源开关，5-触摸板，6-CAN接口1，7-CAN接口2。
具体实施方式
实施例1：如图1-6所示，一种CAN总线检测分析装置，包括机械结构及硬件控制电路；机械结构包括翻盖式的外壳，外壳上盖内侧为液晶屏幕1，屏幕分辨率为1366*768，大小为15寸；外壳下盖内侧是键盘3和触摸板5(可以采用带触摸板的88键工业键盘)；下盖一侧有电源接口2，可以外接15V电源；下盖另一侧有两个CAN接口(CAN接口1、CAN接口2)，用于连接外部CAN总线网络；机械结构内部封装硬件控制电路；所述硬件控制电路包括基于ARM的微型电脑主板模块、CAN总线检测分析模块和电源模块；电源模块用于供电，基于ARM的微型电脑主板模块通过串口和CAN总线检测分析模块连接，通过HDMI接口和屏幕连接，通过USB接口和键盘、触摸板连接。
进一步地，可以设置所述微型电脑主板模块拥有串口、HDMI、USB、以太网等多个接口，其通过串口和CAN总线检测分析模块连接、通过HDMI接口和上盖内侧的屏幕连接，通过USB接口和下盖内侧的键盘和触摸板连接。微型电脑采用Linux操作系统，系统上可以运行装置配套的应用程序，配套的应用程序可对从CAN总线检测分析模块接收来的数据进行二次处理，然后将二次处理后的数据保存到数据库中，同时也显示在屏幕上。具体的：微型电脑主板模块采用树莓派，它基于ARM架构，拥有个人电脑的基本功能。树莓派的HDMI接口连接到上盖内侧的屏幕，电源接口连接到电源模块，串口连接到CAN总线检测分析模块的串口，USB接口连接到触摸板和键盘。上电后，树莓派运行系统里的装置配套应用程序，实时接收串口数据，并将数据写入数据库，保存到树莓派的硬盘中，同时也将数据显示在显示器上，方便查看，通过触摸板和键盘，可以对装置进行操作。
进一步地，可以设置所述CAN总线检测分析模块包括CAN总线数据接收模块、数据处理模块；其中，CAN总线数据接收模块有两个通道，能同时接收外部两路CAN数据，并能将接收到的CAN数据传送给数据处理模块，数据处理模块将接收到的数据通过串口发送到微型电脑主板模块。
进一步地，可以设置所述CAN总线数据接收模块包括两块CAN收发芯片SN65HVD232D；其中，第一块CAN收发芯片SN65HVD232D的CANH和CAHL两端连接120Ω终端电阻R7，同时CANH和CANL组成的接口连接到外部CAN总线，第一块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD连接到数据处理模块；第二块CAN收发芯片SN65HVD232D的CANH和CAHL两端连接120Ω终端电阻R8，同时CANH和CANL组成的接口连接到外部CAN总线，第二块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD连接到数据处理模块。
进一步地，可以设置所述数据处理模块采用微控制器STM32F105RB微控制器内核为Cortex-M3，主频为72MHZ。此微控制器拥有丰富的外围设备；其中包括两路CAN控制器和5路串口。STM32F105RB的两路CAN控制器对应的接口；微控制器STM32F105RB的两路CAN控制器对应的接口CAN_TX1、CAN_RX1和CAN总线数据接收模块中第一块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD端连接，接口CAN_TX2、CAN_RX2和CAN总线数据接收模块中第二块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD端连接，微控制器STM32F105RB的串口UART_TX和UART_RX和微型电脑主板连接；微控制器STM32F105RB设置在监听模式，即可对CAN总线上的数据进行无损监测。
所述电源模块包括充电电路(如图6所示)、放电电路(如图5所示)和一个4000mAh的大容量锂电池；当电源开关4接通让系统工作时，大容量锂电池通过放电电路为其它各个模块供电；当外部电源接口有接电源时，充电电路对大容量锂电池进行充电。
所述大容量锂电池通过由开关型稳压芯片LM2576和线性稳压芯片LM1117搭建的电路供电；其中开关型稳压芯片LM2576搭建的稳压电路输入端接大容量锂电池，输出电压为5V，可对电源需求为5V的模块进行供电；线性稳压芯片LM1117搭建的稳压电路输入端接5V，输出电压为3.3V，可对电源需求为3.3V的模块进行供电；当外部电源接口有接电源时，外电源通过充电芯片PW4203为大容量锂电池进行充电，充电芯片PW4203的输入端通过防反接二极管D3和外部电源连接，PW4203的输出端接大容量锂电池。
当本实用新型通过配套相应的应用程序用于现场作业时，具体工作过程如下：
装置的键盘和触摸板作为输入设备可以控制整个装置的运行和停止，同时可以用于选择需要测试分析的端口和要查看的数据等。
当基于ARM的微型电脑主板模块接收到键盘或触摸板的运行和参数指令时，并将这些指令通过串口转发给CAN总线检测分析模块；同时基于ARM的微型电脑主板模块等待来自CAN总线检测分析模块的数据：CAN总线检测分析模块通过串口接收到运行和参数指令后，对微控制器STM32F105RB进行配置并开启监测，微控制器STM32F105RB对数据接收模块监测到并传输过来的数据进行处理，处理后的数据通过串口发送给基于ARM的微型电脑主板模块，基于ARM的微型电脑主板模块接收到数据后一方面存储在硬盘中，另一方面按分析要求对数据分析后呈现在显示器上，从而完成CAN总线测试分析工作。
上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种CAN总线检测分析装置，其特征在于：包括机械结构及硬件控制电路；
所述机械结构包括翻盖式的外壳，外壳上盖内侧为屏幕、外壳下盖内侧是键盘和触摸板，下盖一侧有电源接口，用于外接电源，下盖另一侧有CAN接口，用于连接外部CAN总线网络；机械结构内部封装硬件控制电路；
所述硬件控制电路包括微型电脑主板模块、CAN总线检测分析模块和电源模块；电源模块用于供电，微型电脑主板模块通过串口和CAN总线检测分析模块连接，通过HDMI接口和屏幕连接，通过USB接口和键盘、触摸板连接。
2.根据权利要求1所述的CAN总线检测分析装置，其特征在于：所述CAN总线检测分析模块包括CAN总线数据接收模块、数据处理模块；其中，CAN总线数据接收模块有两个通道，能同时接收外部两路CAN数据，并能将接收到的CAN数据传送给数据处理模块，数据处理模块将接收到的数据通过串口发送到微型电脑主板模块。
3.根据权利要求2所述的CAN总线检测分析装置，其特征在于：所述CAN总线数据接收模块包括两块CAN收发芯片SN65HVD232D；其中，第一块CAN收发芯片SN65HVD232D的CANH和CAHL两端连接终端电阻R7，同时CANH和CANL组成的接口连接到外部CAN总线，第一块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD连接到数据处理模块；第二块CAN收发芯片SN65HVD232D的CANH和CAHL两端连接终端电阻R8，同时CANH和CANL组成的接口连接到外部CAN总线，第二块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD连接到数据处理模块。
4.根据权利要求2所述的CAN总线检测分析装置，其特征在于：所述数据处理模块采用微控制器STM32F105RB；微控制器STM32F105RB的接口CAN_TX1、CAN_RX1和CAN总线数据接收模块中第一块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD端连接，接口CAN_TX2、CAN_RX2和CAN总线数据接收模块中第二块CAN收发芯片SN65HVD232D的RXD和TXD端连接，微控制器STM32F105RB的串口UART_TX和UART_RX和微型电脑主板连接。
5.根据权利要求1所述的CAN总线检测分析装置，其特征在于：所述电源模块包括充电电路、放电电路和大容量锂电池；其中大容量锂电池通过放电电路供电；当外部电源接口有接电源时，充电电路对大容量锂电池进行充电。
6.根据权利要求5所述的CAN总线检测分析装置，其特征在于：所述大容量锂电池通过由开关型稳压芯片LM2576和线性稳压芯片LM1117搭建的电路供电；
其中开关型稳压芯片LM2576搭建的稳压电路输入端接大容量锂电池，输出电压为5V，线性稳压芯片LM1117搭建的稳压电路输入端接5V，输出电压为3.3V；当外部电源接口有接电源时，外电源通过充电芯片PW4203为大容量锂电池进行充电，充电芯片PW4203的输入端通过防反接二极管D3和外部电源连接，PW4203的输出端接大容量锂电池。
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