專利名稱：一種控制器局域網總線物理中繼器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制器局域網總線物理中繼器，屬于現(xiàn)場總線傳輸領域。
背景技術：
在工業(yè)控制、智能樓字、設備監(jiān)控等領域都應用了現(xiàn)場總線技術。控制器局域網(以下簡稱CAN)總線是一種廉價的現(xiàn)場總線，在很多場合得到廣泛應用。其最大的特點是采用無破壞仲裁技術，可以保證網絡即使在重負載情況下，也保持最大的吞吐量。
CAN總線通常采用雙絞線傳輸，目前CAN節(jié)點通訊一般直接通過與總線段相連的CAN收發(fā)器進行傳輸，尚存在以下缺點收發(fā)器電氣特性限制了一個CAN網段的節(jié)點數(shù)目不能超過110個；傳輸線特性限制了實際傳輸距離不能達到理論極限；總線上的故障會影響所有節(jié)點之間的通信。
CAN總線協(xié)議定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的標準，因此在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層上實現(xiàn)中繼，都能達到擴展CAN總線傳輸距離和增加節(jié)點數(shù)目的目的。但采用數(shù)據(jù)鏈路層中繼擴展CAN總線的方法，需要由MCU控制，并要有CAN控制器和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，線路復雜，只能針對某一頻率。還存在一個重大缺陷，即破壞了CAN總線發(fā)送節(jié)點與最終接收節(jié)點的位應答機制，使發(fā)送方無法通過應答位判斷最終接收節(jié)點是否已經接收數(shù)據(jù)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種控制器局域網總線物理中繼器，以實現(xiàn)在擴展CAN總線傳輸距離和增加總線節(jié)點數(shù)目，并隔離短路故障的同時，可保持數(shù)據(jù)包的全透明傳輸，不破壞CAN總線發(fā)送節(jié)點與最終接收節(jié)點的位應答機制。
本發(fā)明的控制器局域網總線物理中繼器包括第一CAN收發(fā)器、第二CAN收發(fā)器、第一單穩(wěn)觸發(fā)器、第二單穩(wěn)觸發(fā)器、第一或非門、第二或非門、第一與非門和第二與非門，第一CAN收發(fā)器的輸入端與第一總線段連接，第一CAN收發(fā)器的一個輸出端與第一或非門及第一單穩(wěn)觸發(fā)器的一個輸入端共接，第一CAN收發(fā)器的另一個輸出端與第二與非門的輸出端相連，第二CAN收發(fā)器的輸入端與第二總線段連接，第二CAN收發(fā)器的一個輸出端與第二或非門及第二單穩(wěn)觸發(fā)器的一個輸入端共接，第二CAN收發(fā)器的另一個輸出端與第一與非門的輸出端相連，第一或非門的另一個輸入端與第二或非門的輸出端及第二與非門一個輸入端共接，第二或非門的另一個輸入端與第一或非門的輸出端及第一與非門一個輸入端共接，第一與非門的另一個輸入端與第二單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出端相連，第二與非門的另一個輸入端與第一單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出端相連。
本發(fā)明控制器局域網總線物理中繼器的工作原理CAN總線傳輸有兩種狀態(tài)，顯性(0，即高電平)和隱性(1，即低電平)，由第一、第二CAN收發(fā)器將線路信號轉變?yōu)檫壿嬰娖?，邏輯電路控制傳輸方向和切換死區(qū)時間。當?shù)谝豢偩€段和第二總線段均為隱性時，第一CAN收發(fā)器和第二CAN收發(fā)器均發(fā)送隱性信號；當?shù)谝豢偩€段為隱性，第二總線段為顯性時，第一CAN收發(fā)器發(fā)送顯性信號而第二CAN收發(fā)器發(fā)送隱性信號；當?shù)诙偩€段為隱性，第一總線段為顯性時，第一CAN收發(fā)器發(fā)送隱性信號而第二CAN收發(fā)器發(fā)送顯性信號；當?shù)谝豢偩€段和第二總線段均為顯性時，第一CAN收發(fā)器或第二CAN收發(fā)器其中之一發(fā)送顯性信號；發(fā)明中的第一單穩(wěn)觸發(fā)器和第二單穩(wěn)觸發(fā)器可防止從發(fā)送顯性信號到發(fā)送隱性信號過程中發(fā)生振蕩。
本發(fā)明的控制器局域網總線物理中繼器適合于各種速率的通信；具有保持數(shù)據(jù)透明傳輸，增加傳輸距離和節(jié)點數(shù)，隔離短路故障等優(yōu)點。當其中一路短路不會影響另一路的信號傳輸。


圖1是控制器局域網總線物理中繼器構成原理圖；圖2是控制器局域網總線物理中繼器一種具體電路圖。
具體實施方法參照圖1，本發(fā)明的控制器局域網總線物理中繼器包括第一CAN收發(fā)器U1、第二CAN收發(fā)器U2、第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3、第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4、第一或非門U5、第二或非門U6、第一與非門U7和第二與非門U8。第一CAN收發(fā)器U1的輸入端與第一總線段A連接，第一CAN收發(fā)器U1的一個輸出端RD1與第一或非門U5及第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3的一個輸入端共接，第一CAN收發(fā)器U1的另一個輸出端TD1與第二與非門U8的輸出端相連，第二CAN收發(fā)器U2的輸入端與第二總線段B連接，第二CAN收發(fā)器U2的一個輸出端RD2與第二或非門U6及第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4的一個輸入端共接，第二CAN收發(fā)器U2的另一個輸出端TD2與第一與非門U7的輸出端相連，第一或非門U5的另一個輸入端與第二或非門U6的輸出端及第二與非門U8一個輸入端共接，第二或非門U6的另一個輸入端與第一或非門U5的輸出端及第一與非門U7一個輸入端共接。第一或非門U5和第二或非門U6構成RS觸發(fā)器，保證U5和U6的輸出狀態(tài)最多有一個為“1”，防止第一CAN收發(fā)器U1的輸出端TD1和第二CAN收發(fā)器U2的輸出端TD2同時為“0”，避免內部產生“死鎖”。第一與非門U7的另一個輸入端與第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4的輸出端相連，第二與非門U8的另一個輸入端與第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3的輸出端相連。第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3和第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4均采用上跳沿觸發(fā)方式，時間常數(shù)由觸發(fā)器的RC決定。
本發(fā)明中，所說的第一CAN收發(fā)器U1和第二CAN收發(fā)器U2可采用82C250、82C251、TJA1040或TJA1050；第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3和第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4可采用LM555、LM556或74LS(HC)123；第一或非門U5和第二或非門U6可采用74LS(HC)02或74LS(HC)28；第一與非門U7和第二與非門U8可采用74LS(HC)00、74LS(HC)01或74LS(HC)03。
圖2是控制器局域網總線物理中繼器一種具體電路實例，此例中，第一CAN收發(fā)器U1和第二CAN收發(fā)器U2均采用82C250，第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3和第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4均采用74LS123，第一或非門U5和第二或非門U6均采用74LS02，第一與非門U7和第二與非門U8均采用74LS00。
權利要求
1.一種控制器局域網總線物理中繼器，包括第一CAN收發(fā)器(U1)和第二CAN收發(fā)器(U2)，其特征是還包括邏輯控制電路，該邏輯控制電路包括第一單穩(wěn)觸發(fā)器(U3)、第二單穩(wěn)觸發(fā)器(U4)、第一或非門(U5)、第二或非門(U6)、第一與非門(U7)和第二與非門(U8)，第一CAN收發(fā)器(U1)的輸入端與第一總線段(A)連接，第一CAN收發(fā)器(U1)的一個輸出端(RD1)與第一或非門(U5)及第一單穩(wěn)觸發(fā)器(U3)的一個輸入端共接，第一CAN收發(fā)器(U1)的另一個輸出端(TD1)與第二與非門(U8)的輸出端相連，第二CAN收發(fā)器(U2)的輸入端與第二總線段(B)連接，第二CAN收發(fā)器(U2)的一個輸出端(RD2)與第二或非門(U6)及第二單穩(wěn)觸發(fā)器(U4)的一個輸入端共接，第二CAN收發(fā)器(U2)的另一個輸出端(TD2)與第一與非門(U7)的輸出端相連，第一或非門(U5)的另一個輸入端與第二或非門(U6)的輸出端及第二與非門(U8)一個輸入端共接，第二或非門(U6)的另一個輸入端與第一或非門(U5)的輸出端及第一與非門(U7)一個輸入端共接，第一與非門(U7)的另一個輸入端與第二單穩(wěn)觸發(fā)器(U4)的輸出端相連，第二與非門(U8)的另一個輸入端與第一單穩(wěn)觸發(fā)器(U3)的輸出端相連。
全文摘要
本發(fā)明公開的控制器局域網(CAN)總線物理中繼器包括CAN收發(fā)器和邏輯控制電路，其中CAN收發(fā)器用于將線路信號轉變?yōu)檫壿嬰娖剑壿嬰娐房刂苽鬏敺较蚝颓袚Q死區(qū)時間。本發(fā)明的控制器局域網總線物理中繼器適合于各種速率的通信，具有保持數(shù)據(jù)透明傳輸，增加傳輸距離和節(jié)點數(shù)，隔離短路故障等優(yōu)點。當其中一路短路不會影響另一路的信號傳輸。
文檔編號H04L12/02GK1649301SQ20051004926
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月27日 優(yōu)先權日2005年1月27日
發(fā)明者吳建德 申請人:浙江大學