[发明专利]一种实现CAN总线通讯星型连接的装置

说明书

本发明提出一种实现CAN总线通讯星型连接的装置，包括逻辑处理单元和至少两个CAN节点，CAN节点分别与逻辑处理单元连接，通过逻辑处理单元对总线上接收信号进行逻辑处理实现星型连接功能。可简化传统CAN总线的布网，降低布线成本和布线难度，可实现CAN总线多节点复杂布网时稳定通讯。

技术领域

本发明涉及CAN通讯技术领域，尤其是一种实现CAN总线通讯星型连接的装置。

背景技术

CAN总线属于现场总线范畴，能够将多种智能机器进行网络连接，并进行统一控制，具有安全、有效、及时控制，并且能够提供多个端口的统一控制或多主控制等功能，目前已经广泛应用于汽车、航空、航海、工厂自动化、工业机械控制、医疗器械等领域。但是，随着CAN总线应用范围的不断扩大，CAN总线传统的布线形式已经逐渐凸显其自身的不足，复杂系统的布线不但成本高，而且非常困难，如果节点数较多，总线线缆变长，会影响总线信号的传输，且在将CAN节点组成星型网络时，各支线长度不能过长。

另外，由ARM软核实现的CAN节点在CAN网络中非常常见，目前，由ARM软核实现的CAN节点设备要想接入CAN总线，是需要通过转换芯片将信号转换为CAN H和CAN L，如果由ARM软核实现的CAN节点能直接接入CAN网络，不但能节约成本降低能耗，也能因为少一级连接转换而提高通讯稳定性。

发明内容

发明目的：为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种实现CAN总线通讯星型连接的装置，能够通过对总线上接收信号的进行逻辑处理实现星型连接功能，可简化传统CAN总线的布网，降低布线成本和布线难度，可实现CAN总线多节点复杂布网时稳定通讯。

技术方案：为实现上述技术效果，本发明提出的技术方案为：

一种实现CAN总线通讯星型连接的装置，包括逻辑处理单元和至少两个CAN节点，CAN节点的类型包括普通CAN节点和软核ARM节点；软核ARM节点直接与逻辑处理单元连接；普通CAN节点通过CAN收发器与逻辑处理单元连接，其中，普通CAN节点的CAN_H和CAN_L线缆分别与CAN收发器的CAN_H和CAN_L引脚连接，CAN收发器与逻辑处理单元通过RX和TX两个引脚连接；

逻辑处理单元通过一个状态机控制各节点之间的通讯，开始运行后，状态机一直向各节点发送隐形位1，各节点收到有连续11个隐性位1时判定总线进入空闲状态，此时若有需要占用总线的节点会向逻辑处理单元发送数据，若仅有一个CAN节点A发送数据，则CAN节点A占据总线，若同时有多个CAN节点发送数据，则逻辑处理单元进入仲裁阶段；

仲裁阶段时，逻辑处理单元对各CAN节点的信号处理如下：

若本CAN节点A为普通CAN节点，则逻辑处理单元将(RXA|(～TXA_delay))作为CAN节点A作用于其它CAN节点的作用信号；其中，RXA为CAN节点A的实际输出信号，|表示逻辑运算中的或运算，～表示取反符号，TXA表示CAN节点A接收信号，TXA_delay表示对信号TXA进行一个时间长度为delay的延迟，delay＝delay^*+f×L，delay^*表示CAN收发器的最大传播延时，f×L表示布线延时，f为延时参数，L为CAN节点与CAN收发器之间的布线长度；

若本CAN节点A为软核ARM节点，逻辑处理单元将RXA作为CAN节点A作用于其它CAN节点的作用信号；

逻辑处理单元最终发送至某CAN节点B的信号为其它各节点作用于节点B的作用信号的逻辑与；各CAN节点根据CAN协议规定的仲裁原则，最终只有一个节点在仲裁中获胜，获得总线控制权；；

仲裁阶段结束后，总线被某一CAN节点占用，占用结束后，总线回到空闲状态，等待下一次通讯的开始。

进一步的，所述最大延迟时间delay不超过位长度的20％。