CN215498960U - 一种高速can隔离传输电路和can收发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种高速CAN隔离传输电路和CAN收发器。该高速CAN隔离传输电路通过设置信号发送模块、延时模块和信号接收模块，通过在信号发送模块和信号接收模块的第一端设置延时模块，使得在发送信号时，信号接收模块的第一端和第二端接收到的数据同步，由此可解决CAN信号在高速传输过程易产生时延而导致数据出现收发冲突，甚至通讯失败的问题，从而保障数据传输的准确性。且与现有技术相比，由于可以避开使用现有技术的电子开关，所以可避免电子开关的电容效应对CAN信号高速传输速率的影响，因而可以实现在高速传输时保证数据同步的同时还不影响通讯速率。

Description

一种高速CAN隔离传输电路和CAN收发器

技术领域

本实用新型实施例涉及CAN通信技术领域，尤其涉及一种高速CAN隔离传输电路和CAN收发器。

背景技术

标准CAN信号在传输时需要采用监听机制，即设备在发送数据时，同时接收端也接收到数据。然而，由于监听机制的存在，往往会导致在隔离传输时易出现收发数据冲突，导致通讯失败的情况。

传统的解决方法是采用电子开关来控制收发数据的分时切换。然而，由于电子开关有电容效应，使得传输速率一般不会做的很高，难以满足高速传输的需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种高速CAN隔离传输电路和CAN收发器，以解决CAN信号在高速传输时因时延导致的通讯速率不高问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种高速CAN隔离传输电路，该高速CAN隔离传输电路包括：CAN信号转换模块、信号发送模块、延时模块和信号接收模块；其中，所述CAN信号转换模块包括第一端、第二端和差分信号输出端，所述信号接收模块包括第一端和第二端；所述信号发送模块分别与所述CAN信号转换模块的第一端和所述延时模块电连接，所述延时模块与所述信号接收模块的第一端电连接；所述CAN信号转换模块的第二端与所述信号接收模块的第二端电连接；

其中，所述信号发送模块用于在发送信号时分别向所述CAN信号转换模块的第一端和所述延时模块发送第一信号，所述延时模块用于在接收到所述第一信号后延时预设时间后将所述第一信号发送到所述信号接收模块的第一端；所述CAN信号转换模块的第一端接收到所述第一信号后，将所述第一信号分别发送给所述差分信号输出端和所述信号接收模块的第二端；所述CAN信号转换模块用于将所述第一信号转换为差分信号后经所述差分信号输出端输出。

可选地，所述信号发送模块为第一异或门电路，所述第一异或门电路的输出端分别与所述CAN信号转换模块的第一端和所述延时模块电连接；所述第一异或门电路用于在发送信号时分别向所述CAN信号转换模块的第一端和所述延时模块发送第一信号。

可选地，所述延时模块包括第一电阻和第一电容；其中，所述第一电阻的第一端与所述信号发送模块电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述信号接收模块的第一端和所述第一电容的第一端电连接，所述第一电容的第二端接地；所述第一电阻和所述第一电容构成RC充放电路。

可选地，所述延时模块还包括第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一二极管的阳极与所述第一电容的第一端电连接；所述第一二极管用于加快所述RC充放电路的放电过程。

可选地，所述信号接收模块包括第二异或门电路，所述第二异或门电路的第一端与所述延时模块电连接，所述第二异或门电路的第二端与所述CAN信号转换模块的第二端电连接。

可选地，所述信号接收模块还包括反向模块，所述反向模块与所述第二异或门电路的第三端电连接。

可选地，该高速CAN隔离传输电路还包括信号滤波模块，所述信号滤波模块与所述CAN信号转换模块电连接，用于将所述CAN信号转换模块发出的差分信号过滤后输出。

可选地，所述信号过滤模块为共模电感。

可选地，该高速CAN隔离传输电路还包括过压保护模块，所述过压保护模块与所述CAN信号转换模块电连接，用于防止所述CAN信号转换模块过压。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种CAN收发器，该CAN收发器包括：如第一方面所述的高速CAN隔离传输电路。

本实用新型实施例通过提供一种高速CAN隔离传输电路和CAN收发器。该高速CAN隔离传输电路通过设置信号发送模块、延时模块和信号接收模块，在发送信号时，由于CAN信号具有监听机制，发送信号时信号接收模块也会接收信号，即信号发送模块同时向CAN信号转换模块的第一端和信号接收模块的第一端发送第一信号，CAN信号转换模块的第一端接收到第一信号后把该信号发送出去并通过其第二端发送到信号接收模块的第二端，这样信号接收模块的第二端接收到的信号相对其第一端会产生时延，使得信号接收模块的第一端和第二端接收到的数据发生不同步，导致在隔离传输时易出现收发数据冲突，通讯失败的情况；通过在信号发送模块和信号接收模块的第一端设置延时模块，使得信号接收模块的第一端和第二端接收到的数据同步，由此可解决CAN信号在高速传输过程易产生时延而导致数据出现收发冲突，甚至通讯失败的问题，从而保障数据传输的准确性。且与现有技术相比，由于可以避开使用现有技术的电子开关，所以可避免电子开关的电容效应对CAN信号高速传输速率的影响，因而可以实现在高速传输时保证数据同步的同时还不影响通讯速率。

附图说明

图1是本实用新型实施例一种的一种高速CAN隔离传输电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例二中的一种高速CAN隔离传输电路的原理图；

图3是本实用新型实施例二中的未做延时状态下的高速CAN隔离传输的时序图；

图4是本实用新型实施例二中的延时处理后高速CAN隔离传输的时序图。

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。

实施例一

图1为本实用新型实施例一中提供的一种高速CAN隔离传输电路的结构框图。参考图1，该高速CAN隔离传输电路包括：CAN信号转换模块10、信号发送模块20、延时模块30和信号接收模块40；其中，CAN信号转换模块10包括第一端CA1、第二端CA2和差分信号输出端CA3，信号接收模块40包括第一端A2和第二端B2；信号发送模块20分别与CAN信号转换模块10的第一端CA1和延时模块30电连接，延时模块30与信号接收模块40的第一端A2电连接；CAN信号转换模块10的第二端CA2与信号接收模块40的第二端B2电连接；其中，信号发送模块20用于在发送信号时分别向CAN信号转换模块10的第一端CA1和延时模块30发送第一信号，延时模块30用于在接收到第一信号后延时预设时间后将第一信号发送到信号接收模块40的第一端A2；CAN信号转换模块10的第一端CA1接收到第一信号后，将第一信号分别发送给差分信号输出端CA3和信号接收模块40的第二端B2；CAN信号转换模块10用于将第一信号转换为差分信号后经差分信号输出端CA3输出。

其中，CAN信号转换模块10用于在发送信号时，将其第一端CA1接收到的第一信号转换为差分信号通过其差分信号输出端CA3输出，同时将其第一端CA1接收到的第一信号经其第二端CA2发送到信号接收模块40的第二端。需要说明的是，CAN信号转换模块10的第一端CA1和第二端CA2既可接收信号也可发送信号。

其中，CAN信号转换模块10的第一端CA1可以为信号发送端，其第二端CA2可以为信号接收端，反之，也可为第一端CA1为信号发送端，第二端CA2为信号接收端。

其中，信号发送模块20用于在接收信号时，保持悬空，不输出信号，例如默认为高电平；在发送信号时，分别向CAN信号转换模块10的第一端CA1和延时模块30发送第一信号。

其中，信号接收模块40用于在接收信号时，接收外部设备发送的信号并发送到CAN信号转换模块的第二端CA2；在发送信号时，其第一端A2接收信号发送模块20经延时模块30发出的第一信号，其第二端B2接收信号发送模块20发送到CAN信号转换模块10的第一端CA1并经其第二端CA2发出的第一信号，当其第一端A2和第二端B2接收到的数据同步时，说明在发送信号时，发送数据对接收数据不产生影响，从而验证CAN信号在高速传输过程是否产生时延而导致数据出现收发冲突。

其中，预设时间可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

在本实施例的技术方案中，该高速CAN隔离传输电路的实现过程为：参考图1，由于CAN信号需要设置监听机制，设备在发送信号时，同时其接收端也接收信号，即信号发送模块20在向CAN信号转换模块10的第一端CA1发送信号的同时也会向信号接收模块40的第一端A2发送，且CAN信号转换模块10的第一端CA1接收到第一信号后会将该信号经其第二端CA2发出到信号接收模块40的第二端B2。当未设置延时模块30时，在发送信号时，信号发送模块20直接同时向CAN信号转换模块10的第一端CA1和信号接收模块40的第一端A2发送第一信号，CAN信号转换模块10的第一端CA1接收到第一信号后经其第二端CA2再发出到信号接收模块40的第二端B2，由此，信号接收模块40的第二端B2接收到的第一信号相对其第一端A2会产生延时，由此会导致第一端A2和第二端B2的数据产生不同步，进而导致数据传输发生冲突，传输不准确，甚至通讯失败的情况。

基于此，本申请在信号发送模块20和信号接收模块40的第一端A2之间设置延时模块30，使得信号发送模块20向信号接收模块40的第一端A2发送的第一信号经延时模块30延时预设时间后再发送过去，从而使得信号发送模块20从发送到CAN信号转换模块的第一端CA1到第二端CA2再到信号接收模块40的第二端B2所需的时长与信号发送模块20从发送到延时模块30再到信号接收模块40的第一端A2所需的时长相同，从而确保信号接收模块40的第一端A2和第二端B2接收到的数据同步，进而保证数据传输的准确性，以确保通讯正常。且与现有技术相比，由于可以避开使用现有技术的电子开关，所以可避免电子开关的电容效应对CAN信号高速传输速率的影响，因而可以实现在高速传输时保证数据同步的同时还不影响通讯速率。

本实施例的技术方案，通过提供一种高速CAN隔离传输电路，该高速CAN隔离传输电路包括：CAN信号转换模块、信号发送模块、延时模块和信号接收模块；其中，CAN信号转换模块包括第一端、第二端和差分信号输出端，信号接收模块包括第一端和第二端；信号发送模块分别与CAN信号转换模块的第一端和延时模块电连接，延时模块与信号接收模块的第一端电连接；CAN信号转换模块的第二端与信号接收模块的第二端电连接；其中，信号发送模块用于在发送信号时分别向CAN信号转换模块的第一端和延时模块发送第一信号，延时模块用于在接收到第一信号后延时预设时间后将第一信号发送到信号接收模块的第一端；CAN信号转换模块的第一端接收到第一信号后，将第一信号分别发送给差分信号输出端和信号接收模块的第二端；CAN信号转换模块用于将第一信号转换为差分信号后经差分信号输出端输出。由此，通过设置信号发送模块、延时模块和信号接收模块，在发送信号时，由于CAN信号具有监听机制，发送信号时信号接收模块也会接收信号，即信号发送模块同时向CAN信号转换模块的第一端和信号接收模块的第一端发送第一信号，CAN信号转换模块的第一端接收到第一信号后把该信号发送出去并通过其第二端发送到信号接收模块的第二端，这样信号接收模块的第二端接收到的信号相对其第一端会产生时延，使得信号接收模块的第一端和第二端接收到的数据发生不同步，导致在隔离传输时易出现收发数据冲突，通讯失败的情况；通过在信号发送模块和信号接收模块的第一端设置延时模块，使得信号接收模块的第一端和第二端接收到的数据同步，由此可解决CAN信号在高速传输过程易产生时延而导致数据出现收发冲突，甚至通讯失败的问题，从而保障数据传输的准确性。且与现有技术相比，由于可以避开使用现有技术的电子开关，所以可避免电子开关的电容效应对CAN信号高速传输速率的影响，因而可以实现在高速传输时保证数据同步的同时还不影响通讯速率。

实施例二

图2是本实用新型实施例二中提供的一种高速CAN隔离传输电路的原理图。在上述实施例一的基础上，可选地，参考图2，信号发送模块20为第一异或门电路U1，第一异或门电路U1的输出端Y1分别与CAN信号转换模块10的第一端TXD(即图1中的CA1，下同)和延时模块30电连接；第一异或门电路U1用于在发送信号时分别向CAN信号转换模块10的第一端TXD和延时模块30发送第一信号。

其中，第一异或门电路U1的电源端VCC接5V电源，其第一输入端A1可接外部设备，第二输入端B1接地。

在接收信号时，其输出端Y1保持悬空不输出信号，例如可设置为高电平。在发送信号时，其输出端Y1同时向CAN信号转换模块10的第一端TXD和信号接收模块40的第一端A2发送第一信号。其中，第一异或门电路U1的输入端与输出端的逻辑关系如表1。

表1第一异或门电路U1的逻辑关系

第一输入端A1	第二输入端B1	输出端Y1
			0	0	0
0	1	1
			1	0	1
1	1	0

可选地，参考图2，延时模块30包括第一电阻R1和第一电容C1；其中，第一电阻R1的第一端与信号发送模块20电连接，第一电阻R1的第二端分别与信号接收模块40的第一端A2和第一电容C1的第一端电连接，第一电容C1的第二端接地；第一电阻R1和第一电容C1构成RC充放电路。

其中，设第一电阻R1的阻值为R，第一电容C1的阻值为C，延时模块30的延时时间与第一电阻R1和第一电容C1的值有关，即延时时间t＝R*C，预设时间也就是延时时间。具体的，可根据实际的信号发送模块20从发送到CAN信号转换模块的第一端CA1到第二端CA2再到信号接收模块40的第二端B2所需的时长确定延时模块所需延时的预设时间，然后再通过设置第一电阻R1的组合和第一电容C1的电容值的大小得到所需延时的预设时间。

其中，延时模块30的具体工作原理为：设第一信号为TTL电平信号，当第一异或门电路U1的输出端Y1发出的第一信号为高电平时，第一电阻R1和第一电容C1进行充电，充电过程较缓慢，可以延长第一信号从输出端Y1到信号接收模块40的第一端A2的时长。当第一异或门电路U1的输出端Y1发出的第一信号为低电平时，第一电阻R1和第一电容C1进行放电，放电过程比较快。

可选地，继续参考图2，延时模块30还包括第一二极管D1，第一二极管D1的阴极与第一电阻R1的第一端电连接，第一二极管D1的阳极与第一电容C1的第一端电连接；第一二极管D1用于加快RC充放电路的放电过程。

其中，第一电阻R1和第一电容C1进行放电时，其放电过程通过要求比较快，因此，为了加快放电速度，设置了反向二极管，即第一二极管D1。

可选地，继续参考图2，信号接收模块40包括第二异或门电路U2，第二异或门电路U2的第一端A2与延时模块30电连接，第二异或门电路U2的第二端B2与CAN信号转换模块10的第二端RXD电连接。

其中，第二异或门电路U2的电源端接5V电源，输出端Y2可接外部设备。在接收信号时，输出端Y2用于接收外部设备发送的信号。在发送信号时，输出端Y2根据第一端A2和第二端B2输出的电平信号按照异或门逻辑关系输出对应的电平信号，以验证其第一端A2和第二端B2接收到的信号是否同步，例如，假设第一端A2接收到的是低电平信号，第二端B2接收到的也是低电平信号，则输出端Y2为低电平信号，则说明第一端A2和第二端B2接收到的信号是同步的，说明数据信号的传输是正确的。

其中，第二异或门电路U2的逻辑关系和第一异或门电路U1相同，可参考表去，具体在此不再赘述。

可选地，继续参考图2，信号接收模块40还包括反向模块U4，反向模块U4与第二异或门电路U2的第三端电连接。

其中，反向模块U4用于将第二异或门电路U2的输出端Y2输出的信号进行反向。其中，反向模块U4为反相器。

此外，参考图2，CAN信号转换模块10包括第一端TXD、第二端RXD、第一差分信号输出端CANH、第二差分信号输出端CANL、参考电压输出端Vref和斜率电阻输入端Rs。

可选地，继续参考图2，该高速CAN隔离传输电路还包括信号滤波模块50，信号滤波模块50与CAN信号转换模块10电连接，用于将CAN信号转换模块10发出的差分信号过滤后输出。

其中，将CAN信号转换模块10发出的差分信号过滤后输出，可以提高差分信号传输的抗干扰性。

可选地，参考图2，信号过滤模块50为共模电感L1。

其中，当CAN信号转换模块输入的信号有电磁干扰时，共模电感L1能有效抑制共模干扰，从而确保信号不会因干扰而失真。

其中，参考图2，在CAN信号转换模块10的第一差分信号输出端CANH和第二差分信号输出端CANL之间还设置了终端电阻R2，用于消除信号传输过程中产生阻抗不连续和阻抗不匹配等问题。

可选地，继续参考图2，该高速CAN隔离传输电路还包括过压保护模块60，过压保护模块60与CAN信号转换模块10电连接，用于防止CAN信号转换模块10过压。

其中，过压保护模块60包括第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第五二极管D5。其中，第二二极管D2和第三二极管D3构成第一双二极管钳位电路，用于在第一差分信号CANH的电压大于5V时，将电压钳位在5.7V之间，在电压小于0V时，将电压钳位在-0.7V；第四二极管D4和第五二极管D5构成第二双二极管钳位电路，用于在第二差分信号CANL的电压大于5V时，将电压钳位在5.7V之间，在电压小于0V时，将电压钳位在-0.7V。

图3本实用新型实施例二中提供的未做延时状态下的高速CAN隔离传输的时序图，图4是本实用新型实施例二中提供的延时处理后高速CAN隔离传输的时序图。示例性的，图3示出了未做延时状态下第二异或门电路U2的第一端A2的时序图，如曲线P1，示出了未做延时状态下第二异或门电路U2的第二端B2的时序图，如曲线P2，以及，还示出了未做延时状态下反向模块U4的时序图，如曲线P3。图4示出了设置延时模块状态下的CAN信号转换模块10的第一端TXD的时序图，如曲线S1；图4示出了设置延时模块状态下的CAN信号转换模块10的第二端RXD的时序图，如曲线S2；图4示出了设置延时模块状态下的第二异或门电路U2的第一端A2的时序图，如曲线S3，设置延时模块状态下的第二异或门电路U2的第二端B2的时序图与第一端A2的时序图相同；以及，图4还示出了设置延时模块状态下的反向模块U4的时序图，如曲线S4。由图3和图4可知，未设置延时模块时，第二异或门电路U2的第一端A2和第二端B2接收到的信号存在延时，且信号出现出错不一致的问题；设置延时模块后，第二异或门电路U2的第一端A2和第二端B2接收到的信号同步且一致。可见，本实施例的技术方案可解决CAN信号在高速传输过程易产生时延而导致数据出现收发冲突，甚至通讯失败的问题，从而保障数据传输的准确性。

在本实施例的技术方案中，该高速CAN隔离传输电路的实现过程为：结合图2至图4，当CAN端口接收信号时，假设第一异或门电路U1的输出端Y1默认为高电平，则第二异或门电路U2的第一端A2输入为高电平；当CAN信号转换模块10的第二端RXD收到低电平数据后，第二异或门电路U2的第二端B2为低电平，则第二异或门电路U2的输出端Y2输出为低电平，经发向模块U4输出后为高电平。当发送信号时，第一异或门电路U1的输出端Y1分别向CAN信号转换模块10的第一端TXD和延时模块30输出低电平信号(即第一信号)，一方面，该低电平信号经CAN信号转换模块10的第一端TXD输出到CAN信号转换模块10的第二端RXD再输出到第二异或门电路U2的第二端B2，第二异或门电路U2的第二端B2为低电平信号；另一方面，该低电平信号则经延时模块30输出到第二异或门电路U2的第一端A2，第二异或门电路U2的第一端A2输出为低电平信号；则根据异或门逻辑，第二异或门电路U2的输出端Y2输出为低电平信号，将该低电平信号经反向模块U4反向后为高电平信号，由此可以说明发送的数据信号对接收数据信号不会产生影响，数据可以正常收发。

实施例三

本实用新型实施例还提供了一种CAN收发器，该CAN收发器包括本实用新型实施例所提供的高速CAN隔离传输电路。

其中，高速CAN隔离传输电路可集成在CAN收发器中，例如，可将CAN信号转换模块、信号发送模块、信号接收模块、延时模块、信号滤波模块和过压保护模块进行集成可以得到CAN收发器。该CAN收发器可适用于任何需要CAN信号隔离传输的场合。

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)

1.一种高速CAN隔离传输电路，其特征在于，包括：CAN信号转换模块、信号发送模块、延时模块和信号接收模块；其中，所述CAN信号转换模块包括第一端、第二端和差分信号输出端，所述信号接收模块包括第一端和第二端；所述信号发送模块分别与所述CAN信号转换模块的第一端和所述延时模块电连接，所述延时模块与所述信号接收模块的第一端电连接；所述CAN信号转换模块的第二端与所述信号接收模块的第二端电连接；

其中，所述信号发送模块用于在发送信号时分别向所述CAN信号转换模块的第一端和所述延时模块发送第一信号，所述延时模块用于在接收到所述第一信号后延时预设时间后将所述第一信号发送到所述信号接收模块的第一端；所述CAN信号转换模块的第一端接收到所述第一信号后，将所述第一信号分别发送给所述差分信号输出端和所述信号接收模块的第二端；所述CAN信号转换模块用于将所述第一信号转换为差分信号后经所述差分信号输出端输出。

2.根据权利要求1所述的高速CAN隔离传输电路，其特征在于，所述信号发送模块为第一异或门电路，所述第一异或门电路的输出端分别与所述CAN信号转换模块的第一端和所述延时模块电连接；所述第一异或门电路用于在发送信号时分别向所述CAN信号转换模块的第一端和所述延时模块发送第一信号。

3.根据权利要求1所述的高速CAN隔离传输电路，其特征在于，所述延时模块包括第一电阻和第一电容；其中，所述第一电阻的第一端与所述信号发送模块电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述信号接收模块的第一端和所述第一电容的第一端电连接，所述第一电容的第二端接地；所述第一电阻和所述第一电容构成RC充放电路。

4.根据权利要求3所述的高速CAN隔离传输电路，其特征在于，所述延时模块还包括第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一二极管的阳极与所述第一电容的第一端电连接；所述第一二极管用于加快所述RC充放电路的放电过程。

5.根据权利要求1所述的高速CAN隔离传输电路，其特征在于，所述信号接收模块包括第二异或门电路，所述第二异或门电路的第一端与所述延时模块电连接，所述第二异或门电路的第二端与所述CAN信号转换模块的第二端电连接。

6.根据权利要求5所述的高速CAN隔离传输电路，其特征在于，所述信号接收模块还包括反向模块，所述反向模块与所述第二异或门电路的第三端电连接。

7.根据权利要求1所述的高速CAN隔离传输电路，其特征在于，还包括信号滤波模块，所述信号滤波模块与所述CAN信号转换模块电连接，用于将所述CAN信号转换模块发出的差分信号过滤后输出。

8.根据权利要求7所述的高速CAN隔离传输电路，其特征在于，所述信号过滤模块为共模电感。

9.根据权利要求1所述的高速CAN隔离传输电路，其特征在于，还包括过压保护模块，所述过压保护模块与所述CAN信号转换模块电连接，用于防止所述CAN信号转换模块过压。

10.一种CAN收发器，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一所述的高速CAN隔离传输电路。

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