專利名稱：Can總線多路隔離的集線方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)CAN總線多路隔離的集線方法。
背景技術(shù)：
目前,CAN (Controller Area Network)現(xiàn)場(chǎng)總線廣泛地運(yùn)用于工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子、樓宇自動(dòng)化、電力自動(dòng)化和安防等諸多領(lǐng)域，并成為這些行業(yè)的主要通訊手段，CAN總線是以電纜總線的形式相互連接，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于布線現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫枰枚喾N聯(lián)接方式，如將較遠(yuǎn)的兩側(cè)總線用光纖互聯(lián)、或?qū)⒍鄠€(gè)區(qū)域總線隔離互聯(lián)等情況，當(dāng)采用上述方式互聯(lián)時(shí)，若采用不加措施的直接互連會(huì)造成CAN總線的自鎖，導(dǎo)致無法正常通訊，目前，解決上述問題是通過增加CAN總線的智能型集線器(HUB)，智能型集線器是將各側(cè)CAN總線的CAN數(shù)據(jù)解碼后轉(zhuǎn)發(fā)，能夠有效的解決CAN總線的自鎖問題，允許各側(cè)CAN總線的速率不同，但是由于智能型集線器轉(zhuǎn)發(fā)會(huì)造成數(shù)據(jù)存在較大的延時(shí)(大于2毫秒)，這樣就降低了 CAN總線的數(shù)據(jù)吞吐率和數(shù)據(jù)傳輸速率，從而不能用于實(shí)時(shí)性要求較強(qiáng)的監(jiān)控系統(tǒng) 。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供的一種CAN總線多路隔離的集線方法，滿足多路CAN總線的隔離互聯(lián)和兩側(cè)CAN總線的光纖互聯(lián)，CAN總線能夠直接互聯(lián)，無須轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)透明傳輸高，數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)短，很好的滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)性要求，還降低了設(shè)計(jì)成本和總線功耗，具有良好的應(yīng)用前景。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:包括以下步驟，
步驟(I)實(shí)時(shí)檢測(cè)CAN總線本側(cè)的總線電平；
步驟(2)判斷CAN總線本側(cè)的總線電平的狀態(tài)；
步驟(3)若CAN總線本側(cè)的電平為顯性狀態(tài)，則限制該CAN總線對(duì)側(cè)的顯性狀態(tài)回轉(zhuǎn)；步驟(4)若CAN總線本側(cè)的電平轉(zhuǎn)為隱性狀態(tài)，則進(jìn)行延時(shí)，繼續(xù)限制該CAN總線對(duì)側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)來的顯性信號(hào)，直至延時(shí)結(jié)束；
步驟(5)實(shí)時(shí)檢測(cè)CAN總線是否進(jìn)入自鎖狀態(tài)，若CAN總線進(jìn)入自鎖狀態(tài)，解除自鎖狀態(tài)，直至與步驟(4)相同時(shí)間的延時(shí)結(jié)束為止。前述的CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:步驟(2)判斷CAN總線本側(cè)的總線電平的狀態(tài)包括CAN總線本側(cè)端口的網(wǎng)絡(luò)名和對(duì)應(yīng)的高、低電平，所述網(wǎng)絡(luò)名包括接收端和發(fā)送端。前述的CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:步驟(3)限制該CAN總線對(duì)側(cè)的顯性狀態(tài)回轉(zhuǎn)的方法，包括以下步驟，
(I)CAN總線對(duì)側(cè)為顯性狀態(tài)，并通過邏輯門控制CAN總線對(duì)側(cè)的接收端R輸出低電平;
(2)CAN總線對(duì)側(cè)的輸出低電平通過一下沿延伸電路，使CAN總線對(duì)側(cè)的發(fā)送端T限制為高電平，同時(shí)允許CAN總線對(duì)側(cè)輸出的低電平通過CAN總線本側(cè)的發(fā)送端T，使CAN總線本側(cè)轉(zhuǎn)為顯性狀態(tài)。前述的CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:步驟(4)繼續(xù)限制該CAN總線對(duì)側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)來的顯性信號(hào)，直至延時(shí)結(jié)束的過程為當(dāng)CAN總線對(duì)側(cè)的顯性消失時(shí)，通過邏輯門輸出下跳沿信號(hào)，施加在一下沿延伸電路的輸入端，通過此下沿延伸電路繼續(xù)使CAN總線對(duì)側(cè)的發(fā)送端T限制為高電平直至下跳沿信號(hào)的延時(shí)結(jié)束。前述的CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:所述步驟(5)自鎖狀態(tài)的判據(jù)為CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的電平皆為低電平，其解除自鎖狀態(tài)的步驟如下，
(1)當(dāng)CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的電平均為低電平時(shí)，通過或非邏輯門將低電平輸出高電
平； (2)輸出高電平分別通過一下沿延伸電路，使CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的發(fā)送端T變成高電平；同時(shí)自鎖狀態(tài)消失，并保持本側(cè)和對(duì)側(cè)的發(fā)送端T成高電平。(3)當(dāng)CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的接收端轉(zhuǎn)變成高電平時(shí)，輸出為下跳沿信號(hào)，分別施加在下沿延伸電路的輸入端，使CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的發(fā)送端T限制為高電平直至延時(shí)結(jié)束，完成解除自鎖狀態(tài)。前述的CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:步驟(4)所述進(jìn)行延時(shí)的延時(shí)時(shí)間要大于CAN總線對(duì)側(cè)的隱性狀態(tài)到經(jīng)CAN總線本側(cè)的回轉(zhuǎn)中的傳輸延時(shí)時(shí)間。本發(fā)明的有益效果是:實(shí)現(xiàn)光纖互聯(lián)、多重CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的隔離互聯(lián)；數(shù)據(jù)透明無延時(shí)傳輸，滿足實(shí)時(shí)性要求；適應(yīng)各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，，大幅降低了成本和功耗，CAN總線能夠直接互聯(lián)，無須轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)透明傳輸高，數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)短，很好的滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)性要求，還降低了設(shè)計(jì)成本和總線功耗，具有良好的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明的CAN總線多路隔離的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明的CAN總線多路隔離的集線方法，能夠?qū)崿F(xiàn)光纖互聯(lián)、多重CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的隔離互聯(lián)，數(shù)據(jù)透明無延時(shí)傳輸，滿足實(shí)時(shí)性要求；適應(yīng)各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，大幅降低了成本和功耗，CAN總線能夠直接互聯(lián)，無須轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)透明傳輸高，數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)短，很好的滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)性要求，還降低了設(shè)計(jì)成本和總線功耗，包括以下步驟，
步驟(I)實(shí)時(shí)檢測(cè)CAN總線本側(cè)的總線電平；
步驟(2)判斷CAN總線本側(cè)的總線電平的狀態(tài)，判斷CAN總線本側(cè)的總線電平的狀態(tài)包括CAN總線本側(cè)端口的網(wǎng)絡(luò)名和對(duì)應(yīng)的高、低電平，所述網(wǎng)絡(luò)名包括接收端和發(fā)送端；步驟(3)若CAN總線本側(cè)的電平為顯性狀態(tài)，則限制該CAN總線對(duì)側(cè)的顯性狀態(tài)回轉(zhuǎn)，限制該CAN總線對(duì)側(cè)的顯性狀態(tài)回轉(zhuǎn)過程如下:
DCAN總線對(duì)側(cè)為顯性狀態(tài)，并通過邏輯門控制CAN總線對(duì)側(cè)的接收端R輸出低電平；2) CAN總線對(duì)側(cè)的輸出低電平通過一下沿延伸電路，使CAN總線本側(cè)的發(fā)送端T限制為高電平，同時(shí)允許CAN總線對(duì)側(cè)輸出的低電平通過CAN總線本側(cè)的發(fā)送端T，使CAN總線本側(cè)轉(zhuǎn)為顯性狀態(tài)；
步驟(4)若CAN總線本側(cè)的電平轉(zhuǎn)為隱性狀態(tài)，則進(jìn)行延時(shí)，繼續(xù)限制該CAN總線對(duì)側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)來的顯性信號(hào)，直至延時(shí)結(jié)束，當(dāng)CAN總線對(duì)側(cè)的顯性消失時(shí)，通過邏輯門輸出下跳沿信號(hào)，施加在一下沿延伸電路的輸入端，通過下沿延伸電路繼續(xù)使CAN總線對(duì)側(cè)的發(fā)送端T限制為高電平直至下跳沿信號(hào)的延時(shí)結(jié)束；
步驟(5)實(shí)時(shí)檢測(cè)CAN總線是否進(jìn)入自鎖狀態(tài)，若CAN總線進(jìn)入自鎖狀態(tài)，解除自鎖狀態(tài)，直至與步驟(4)相同時(shí)間的延時(shí)結(jié)束為止，自鎖狀態(tài)的判據(jù)為CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的電平皆為低電平，其解除自鎖狀態(tài)的步驟如下，
1)當(dāng)CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的電平均為低電平時(shí)，通過或非邏輯門將低電平輸出高電
平;
2)輸出高電平分別通過一下沿延伸電路，使CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的發(fā)送端T變成高電平；同時(shí)自鎖狀態(tài)消失，并保持本側(cè)和對(duì)側(cè)的發(fā)送端T成高電平。3)當(dāng)CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的接收端轉(zhuǎn)變成高電平時(shí)，輸出為下跳沿信號(hào)，分別施加在下沿延伸電路的輸入端，使CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的發(fā)送端T限制為高電平直至延時(shí)結(jié)束，完成解除自鎖狀態(tài)。所述進(jìn)行延時(shí)的延時(shí)時(shí)間要大于CAN總線對(duì)側(cè)的隱性狀態(tài)到經(jīng)CAN總線對(duì)本側(cè)的回轉(zhuǎn)中的傳輸延時(shí)時(shí)間。下面結(jié)合一實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的CAN總線多路隔離的集線方法，做詳細(xì)介紹，如圖1所示，CAN總線多路隔離的集線系統(tǒng)，包括
1)1CAN.2CAN收發(fā)器，此種CAN收發(fā)器的總線有兩種狀態(tài)，顯性和隱性狀態(tài)；當(dāng)發(fā)送端為低電平時(shí)，總線為顯性狀態(tài)；當(dāng)總線為顯性狀態(tài)時(shí)，接收端為低電平；但是此種，CAN收發(fā)器是自發(fā)自收的，這是造成總線會(huì)被自鎖原因；
2)數(shù)字隔離器:是為了抗干擾用，邏輯并不改變，但有一定延時(shí)，本發(fā)明需要選用小延時(shí)的數(shù)字隔離器。由圖1可知CAN總線1#側(cè)的顯性(這里指的是只因遠(yuǎn)方側(cè)而產(chǎn)生的顯性)判據(jù)為接收端1R=0，發(fā)送端IT=I ;CAN總線2#側(cè)的顯性(這里指的是只因本地側(cè)而產(chǎn)生的顯性)判據(jù)為接收端2R=0，發(fā)送端2T=1 ;總線自鎖狀態(tài)判據(jù)為1R、1T、2R、2T=0 ；
當(dāng)某一側(cè)的如1#側(cè)(同樣2#側(cè)也然)的總線被檢測(cè)到進(jìn)入顯性狀態(tài)(1R=0，IT=D時(shí)，與門U3輸出1，下沿延伸電路U4輸出1，使輸出IT強(qiáng)制為1，這就避免了因IR=O使2T=0，并由2CAN收發(fā)器延時(shí)后使2R=0，經(jīng)U2而反轉(zhuǎn)至1T=0，因此避免了總線自鎖；
當(dāng)1#側(cè)的總線回到隱性后，此時(shí)2R仍然為0，為此IT仍然需要強(qiáng)制維持為I (由U4產(chǎn)生下沿延時(shí)為Twl的脈沖信號(hào))，直至IR信號(hào)延時(shí)反轉(zhuǎn)至2R，此刻1#側(cè)的顯性狀態(tài)在全域中消失，IT恢復(fù)為總線2#側(cè)的狀態(tài)2R (若2R=0,只能說明總線2#側(cè)為顯性)?？紤]到開機(jī)或干擾有可能造成CAN總線進(jìn)入自鎖狀態(tài)，為防止這種狀況，當(dāng)IR、1T、2R、2T=0時(shí)，與非門U9輸出I使與非門U3、U7輸出也為1，隨后1T、2T為I而導(dǎo)致與非門U9輸出O，使得非門U3、U7輸出由I變0，其觸發(fā)了下沿延伸電路U4、U8產(chǎn)生下沿延時(shí)分別為Twl、Tw2的脈沖信號(hào) ，從而強(qiáng)制1T、2T為1，解除自鎖狀態(tài)直至錯(cuò)誤的顯性狀態(tài)在全域中消失。下沿延伸電路U4、U8模塊的延時(shí)寬度的選取，取決于圖1中信號(hào)的路徑，以1#側(cè)為例，IR由低變高電平時(shí)刻為起點(diǎn)，經(jīng)或門U6延時(shí)至2T，再由數(shù)字隔離器延時(shí)至2CAN收發(fā)器的發(fā)送端，再由2CAN收發(fā)器的發(fā)送端延時(shí)至CAN總線2#側(cè)，再由2#側(cè)經(jīng)2CAN收發(fā)器的接收端延時(shí)至2R為至，以上路徑時(shí)間其實(shí)是信號(hào)流經(jīng)各器件的延時(shí)時(shí)間的總和，選用合適的器件，延時(shí)時(shí)間的總和可小于250 nS, 一般延時(shí)的延時(shí)時(shí)間要大于以上路徑時(shí)間，同時(shí)也要小于CAN的BIT位時(shí)間的一半，具體的講，選用CAN總線的最高IMHz時(shí)，延時(shí)時(shí)間可取450nS，相對(duì)于傳統(tǒng)的CAN總線數(shù)據(jù)傳送存在較大的延時(shí)(大于2毫秒)，這樣就降低了 CAN總線的數(shù)據(jù)吞吐率和數(shù)據(jù)傳輸速率，從而不能用于實(shí)時(shí)性要求較強(qiáng)的監(jiān)控系統(tǒng)。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界 定。
權(quán)利要求
1.CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟(I)實(shí)時(shí)檢測(cè)CAN總線本側(cè)的總線電平； 步驟(2)判斷CAN總線本側(cè)的總線電平的狀態(tài)； 步驟(3)若CAN總線本側(cè)的電平為顯性狀態(tài)，則限制該CAN總線對(duì)側(cè)的顯性狀態(tài)回轉(zhuǎn)；步驟(4)若CAN總線本側(cè)的電平轉(zhuǎn)為隱性狀態(tài)，則進(jìn)行延時(shí)，繼續(xù)限制該CAN總線對(duì)側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)來的顯性信號(hào)，直至延時(shí)結(jié)束； 步驟(5)實(shí)時(shí)檢測(cè)CAN總線是否進(jìn)入自鎖狀態(tài)，若CAN總線進(jìn)入自鎖狀態(tài)，解除自鎖狀態(tài)，直至與步驟(4)相同時(shí)間的延時(shí)結(jié)束為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:步驟(2)判斷CAN總線本側(cè)的總線電平的狀態(tài)包括CAN總線本側(cè)端口的網(wǎng)絡(luò)名和對(duì)應(yīng)的高、低電平，所述網(wǎng)絡(luò)名包括 接收端和發(fā)送端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:步驟(3)限制該CAN總線對(duì)側(cè)的顯性狀態(tài)回轉(zhuǎn)的方法，包括以下步驟， (1)CAN總線對(duì)側(cè)為顯性狀態(tài)，并通過邏輯門控制CAN總線對(duì)側(cè)的接收端R輸出低電平; (2)CAN總線對(duì)側(cè)的輸出低電平通過一下沿延伸電路，使CAN總線對(duì)側(cè)的發(fā)送端T限制為高電平，同時(shí)允許CAN總線對(duì)側(cè)輸出低電平通過過CAN總線本側(cè)的發(fā)送端T，使CAN總線本側(cè)轉(zhuǎn)為顯性狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:步驟(4)繼續(xù)限制該CAN總線對(duì)側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)來的顯性信號(hào)，直至延時(shí)結(jié)束的過程為當(dāng)CAN總線對(duì)側(cè)的顯性消失時(shí)，通過邏輯門輸出下跳沿信號(hào)，施加在下沿延伸電路U4模塊的輸入端，通過下沿延伸電路繼續(xù)使CAN總線對(duì)側(cè)的發(fā)送端T限制為高電平直至下跳沿信號(hào)的延時(shí)結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:所述步驟(5)自鎖狀態(tài)的判據(jù)為CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的電平皆為低電平，其解除自鎖狀態(tài)的步驟如下， (1)當(dāng)CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的電平均為低電平時(shí)，通過或非邏輯門將低電平輸出高電平； (2)輸出高電平分別通過一下沿延伸電路，使CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的發(fā)送端T變成高電平；同時(shí)自鎖狀態(tài)消失，并保持CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的發(fā)送端T成高電平； (3)當(dāng)CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的接收端轉(zhuǎn)變成高電平時(shí)，輸出為下跳沿信號(hào)，分別施加在下沿延伸電路的輸入端，使CAN總線本側(cè)和對(duì)側(cè)的發(fā)送端T限制為高電平直至延時(shí)結(jié)束，完成解除自鎖狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAN總線多路隔離的集線方法，其特征在于:步驟(4)所述進(jìn)行延時(shí)的延時(shí)時(shí)間要大于CAN總線對(duì)側(cè)的隱性狀態(tài)到經(jīng)CAN總線本側(cè)的回轉(zhuǎn)中的傳輸延時(shí)時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CAN總線多路隔離的集線方法，包括以下步驟實(shí)時(shí)檢測(cè)CAN總線本側(cè)的總線電平；判斷CAN總線本側(cè)的總線電平的狀態(tài)；若CAN總線本側(cè)的電平為顯性狀態(tài)，則限制該CAN總線對(duì)側(cè)的顯性狀態(tài)回轉(zhuǎn)；若CAN總線本側(cè)的電平轉(zhuǎn)為隱性狀態(tài)，則進(jìn)行延時(shí)，繼續(xù)限制該CAN總線對(duì)側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)來的顯性信號(hào)，直至延時(shí)結(jié)束；實(shí)時(shí)檢測(cè)CAN總線是否進(jìn)入自鎖狀態(tài)，若CAN總線進(jìn)入自鎖狀態(tài)，解除自鎖狀態(tài)。本發(fā)明的CAN總線多路隔離的集線方法，滿足多路CAN總線的隔離互聯(lián)和兩側(cè)CAN總線的光纖互聯(lián)，無須轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)透明傳輸高，延時(shí)短，滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)性要求，還降低了設(shè)計(jì)成本和總線功耗，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H04L12/40GK103220199SQ20131015343
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者劉宏博, 鄭玉平, 周華良, 鄒志楊, 胡鈺林 申請(qǐng)人:國(guó)電南瑞科技股份有限公司