[实用新型]具有防雷和防浪涌性能的高转换效率CAN-RS485总线转换模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及CAN-RS485总线转换模块。 

背景技术

随着自动控制技术的应用和发展，控制系统越来越复杂。许多单机控制系统已逐渐向多机联网的方向发展，如：数据采集、消防、门禁、消费等控制系统。这就需要将各单机控制系统进行组网以进行相互通信。为此，EIA在RS422标准的基础上，制定了一种多节点、远距离和接受高灵敏度的RS485总线标准。 

RS-485总线标准是为弥补RS-232通讯间隔短、速率低等缺点而产生的。RS-485总线标准只规定了平衡驱动器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通讯协议，是一种相对经济、具有相当高噪声抑制、相对高的传输速率、传输间隔远和宽共模范围的通讯平台，这使得RS485总线的通信方式得到了广泛的应用。随着科技的发展，自动控制系统对节点间通信提出更高的要求。RS485的总线效率低、系统实时性差、可靠性低、后期维护成本高、传输距离不理想、单总线可挂载节点少等缺点逐渐暴露出来。由于RS485的先天缺陷，虽然许多工程师、生产厂商等提出了改进的方法和建议，但都不能从根本上解决问题。于是应用RS485的厂商开始寻求更好的解决方案。 

CAN总线是一种基于多主方式的串行通信总线，其在通信能力、可靠性、实时性、灵活性、易用性、传输距离远、成本低等方面有着明显的优势，成为业界最有前途的现场总线之一。据CIA统计，2001年仅在欧洲就销售了超过1亿个CAN总线节点，几乎淘汰了所有的RS485系统。然而在国内RS485网络仍然在广泛应用，短期内完全放弃RS485网络系统是不现实的。因此可以考虑一种折衷的、暂时的方法，就是在保留现有RS485系统硬件结构的基础上，添加一个CAN总线接口。使得原有的RS485网络可以整合到CAN网络中。CAN-RS485总线转换模块的设计就具有了现实意义。 

王雯雯等于2007年在《兰州交通大学学报》发表的《基于ATmega128的CAN-RS485转换器》提出了一种基于AVR的转换器的设计，但是，它是基于传统单片机，存在处理速度慢，缓存不足等问题，因此转换效率较低，通常只有6kbps左右，极大地限制了RS485网络和CAN网络的性能，不能满足需求。 

陈啸呐等于2006年在《嵌入式网络技术应用》上发表的《RS485-CAN总线转化器设计》提出了一种基于ARM7转换器的设计，它的转换效率也有待提高。 

并且，由于CAN总线及RS485总线大都应用于环境恶劣的工控领域，总线长度可达到数千米，而且其传输线通常暴露于户外，因此极易因为雷击等原因引入过电压。而RS485和CAN的收发器工作电压均较低（5V左右），其本身耐压非常低，一旦过压引入，就会击穿损坏芯片。还有强烈的浪涌能量出现时，甚至会出现收发器爆裂，线路板焦糊的现象。上述两种设计都在控制器和驱动器之间增加光耦，虽然实现了电气隔离，却难以起到防雷和防浪涌的作用。而且引入光耦会增加电路的复杂程度、系统延迟及功耗，系统性能被降低。 

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有的CAN-RS485总线转换模块的转换效率低，以及防雷和防浪涌的性能差的问题，从而提供一种具有防雷和防浪涌性能的高转换效率CAN-RS485总线转换模块。 

具有防雷和防浪涌性能的高转换效率CAN-RS485总线转换模块，它包括控制电路、485隔离电路、485驱动电路、一号防雷及防浪涌电路、CAN隔离电路、CAN驱动电路和二号防雷及防浪涌电路； 

控制电路的485隔离信号输出或输入端与485隔离电路的485隔离信号输入或输出端连接；485隔离电路的485驱动信号输入或输出端与485驱动电路的485驱动信号输出或输入端连接；485驱动电路的防雷及防浪涌信号输出或输入端与一号防雷及防浪涌电路的防雷及防浪涌信号输入或输出端连接；所述一号防雷及防浪涌电路接入485总线； 

控制电路的CAN隔离信号输出或输入端与CAN隔离电路的隔离信号输入或输出端连接；CAN隔离电路的CAN驱动信号输出或输入端与CAN驱动电路的CAN驱动信号输入或输出端连接；CAN驱动电路的防雷及防浪涌信号输出或输入端与二号防雷及防浪涌电路的防雷及防浪涌信号输入或输出端连接；所述二号防雷及防浪涌电路接入CAN总线。