CN109379263A - 一种基于can总线的dtu模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于CAN总线的DTU模块，包括：电源单元，为本DTU模块和其它DTU模块供电；配置单元，设置DTU模块的收发模式和工作参数；通信单元，实现DTU模块和设备间的通信；主控单元，将数据帧转换成符合CAN总线协议或其它通信协议的格式；CAN单元，实现不同DTU模块间的通信。本发明将不同的通信方式模块化，基于CAN总线实现自由组合；一个模块通过电源单元供电，其他模块可通过此接口供电，不需要再连接电源；直接通过硬件控制收发模式，针对指定模块进行三种收发操作；据应用场合自由选择不同的通信接口组合成独立模块，将配置参数存储到外接的存储单元中，更换和升级都便捷。

Description

一种基于CAN总线的DTU模块
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于CAN总线的DTU模块。
背景技术
数据传输单元DTU是英文词组Data Transfer unit的缩写，专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送，内部集成TCP/IP协议栈，提供串口数据双向转换功能。
控制器局域网络CAN是英文词组Controller Area Network的缩写，由德国BOSCH公司开发，成为国际标准，是应用最广泛的现场总线之一，在北美和西欧，已经成为汽车计算机控制***和嵌入式工业控制局域网的标准总线，专为大型货车和重工机械车辆设计使用。
现有的DTU实现串口数据与IP数据的互转，对每一个DTU来说，串口数据和IP数据的收发方式是固定的，即通信接口类型以及接口数量是一定的，随着通信技术在不断发展，如果要使用新的通信协议，旧的DTU就需要全部更换，成本较高且不够便捷。
使用不同通信方式的DTU模块，彼此传输数据不兼容，需要再次进行数据转换，以市面常见的4G和WIFI为例，如果要实现不同设备的通信，就要配置额外的协议转换设备，如果增加新的设备，还需要额外增加供电，对于***的扩展不够灵活。
为了供未来扩展，需要增加新的如Zigbee、LoRa、NB-IoT接口，紫蜂协议ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，长距离传输LoRa技术使用非授权频段，基于扩频技术超远距离无线传输，窄带物联网NB-IoT可以直接部署于LTE网络，具有更低的功耗，良好的兼容性降低了部署的成本。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于CAN总线的DTU模块，具体技术方案如下：
一种基于CAN总线的DTU模块，包括：电源单元，配置4Pin接口，为本DTU模块和其它DTU模块供电；配置单元，提供开关设置DTU模块的收发模式，提供接口设置DTU模块的工作参数；通信单元，配置常见的通信接口，用于数据在DTU模块与设备间的传输，实现DTU模块和设备间的通信；主控单元，对经过DTU模块的数据进行格式转换，将数据帧转换成符合CAN总线协议或其它通信协议的格式；CAN单元，配置4Pin接口，用于数据在不同DTU模块间的传输，设置CAN数据帧，实现不同DTU模块间的通信。
进一步的，4Pin接口，包括：VCC和GND连接电源，或与其它DTU模块的VCC和GND连接；CAN_H和CAN_L连接CAN总线，用于数据在DTU模块和CAN总线间的传输。
进一步的，电源单元，包括：连接不同DTU模块的电缆，电流通过VCC和GND在不同DTU模块之间传输，电源单元为本模块供电的同时为其它模块供电。
进一步的，配置单元的开关，包括：硬件三档拨动开关，用于设置只收、只发、收发三种模式，分别对应CAN单元从CAN总线只接收数据、只发送数据、接收并发送数据。
进一步的，配置单元，包括：标识符过滤组，用于标识DTU模块，在当前收发模式下，只对指定的DTU模块进行相应的数据传输。
进一步的，配置单元的接口，包括：RS232接口、内置Flash和/或外置EEPROM；RS232接口，用于输入通信单元的传输协议和主控单元的AT指令，即Attention指令，是应用于终端设备与PC应用之间的连接与通信的指令；内置Flash和/或外置EEPROM，用于存储DTU模块的配置参数和初始化命令。
进一步的，通信单元的通信接口，对应一种通信方式，包括：RS485、WIFI、Zigbee、LoRa、NB-IoT、2G/3G/4G、Ethernet；每种通信接口与对应的通信设备连接，符合该通信协议的数据通过该接口，在DTU模块和设备间传输；通过配置单元的RS232接口，设置RS485的数据传输波特率、WIFI的SSID和密码、Ethernet的IP地址。
进一步的，CAN单元的CAN数据帧，使用CAN标准帧结构，包括：帧起始位1位、仲裁段12位、控制段6位、数据段64位、CRC段16位、ACK段2位、帧结束段7位；仲裁段，使用前11位作为DTU模块的ID标识；控制段，使用第1位作为IDE、第2位作为r0、后4位作为DLC；CRC段，使用前15位作为CRC，后1位置空；ACK段，使用第1位作为ACK，第2位置空。
进一步的，ID标识，包括：前5位，用于分类通信方式，支持32种通信方式，标识该DTU模块中通信单元使用的通信接口和对应的通信方式；后6位，用于区分使用相同通信方式的DTU模块，支持64个DTU模块，设置硬件拨档开关，可由机械动作实时更改；DTU模块根据ID标识找到数据传输目标所在，CAN数据帧通过CAN总线发送至目标模块。
本发明将不同的通信方式模块化，基于CAN总线实现自由组合；一个模块通过电源单元供电，其他模块可通过此接口供电，不需要再连接电源；直接通过硬件控制收发模式，针对指定模块进行三种收发操作；据应用场合自由选择不同的通信接口组合成独立模块，将配置参数存储到外接的存储单元中，更换和升级都便捷。
附图说明
图1表示模块的组成单元，图2表示模块接口针脚，图3表示三种收发模式，图4表示使用不同通信方式的DTU模块通过CAN总线彼此传输数据，图5表示CAN数据帧结构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明：
一种基于CAN总线的DTU模块，如图1所示，包括：电源单元，配置4Pin接口，为本DTU模块和其它DTU模块供电；配置单元，提供开关设置DTU模块的收发模式，提供接口设置DTU模块的工作参数；通信单元，配置常见的通信接口，用于数据在DTU模块与设备间的传输，实现DTU模块和设备间的通信；主控单元，对经过DTU模块的数据进行格式转换，将数据帧转换成符合CAN总线协议或其它通信协议的格式；CAN单元，配置4Pin接口，用于数据在不同DTU模块间的传输，设置CAN数据帧，实现不同DTU模块间的通信。、
4Pin接口，如图2所示，包括：VCC和GND连接电源，或与其它DTU模块的VCC和GND连接；CAN_H和CAN_L连接CAN总线，用于数据在DTU模块和CAN总线间的传输。
电源单元，包括：连接不同DTU模块的电缆，电流通过VCC和GND在不同DTU模块之间传输，电源单元为本模块供电的同时为其它模块供电。
配置单元的开关，包括：硬件三档拨动开关，用于设置只收、只发、收发三种模式，如图3所示，分别对应CAN单元从CAN总线只接收数据、只发送数据、接收并发送数据。
配置单元，包括：标识符过滤组，用于标识DTU模块，在当前收发模式下，只对指定的DTU模块进行相应的数据传输。
配置单元的接口，包括：RS232接口、内置Flash和/或外置EEPROM；RS232接口，用于输入通信单元的传输协议和主控单元的AT指令；内置Flash和/或外置EEPROM，用于存储DTU模块的配置参数和初始化命令。
通信单元的通信接口，对应一种通信方式，包括：RS485、WIFI、Zigbee、LoRa、NB-IoT、2G/3G/4G、Ethernet；每种通信接口与对应的通信设备连接，如图4所示，符合该通信协议的数据通过该接口，在DTU模块和设备间传输；通过配置单元的RS232接口，设置RS485的数据传输波特率、WIFI的SSID和密码、Ethernet的IP地址。
CAN单元的CAN数据帧，使用CAN标准帧结构，如图5所示，包括：桢起始位1位、仲裁段12位、控制段6位、数据段64位、CRC段16位、ACK段2位、帧结束段7位；仲裁段，使用前11位作为DTU模块的ID标识；控制段，使用第1位作为IDE、第2位作为r0、后4位作为DLC；CRC段，使用前15位作为CRC，后1位置空；ACK段，使用第1位作为ACK，第2位置空。
ID标识，包括：前5位，用于分类通信方式，支持32种通信方式，标识该DTU模块中通信单元使用的通信接口和对应的通信方式；后6位，用于区分使用相同通信方式的DTU模块，支持64个DTU模块，设置硬件拨档开关，可由机械动作实时更改；DTU模块根据ID标识找到数据传输目标所在，CAN数据帧通过CAN总线发送至目标模块。
上述为本发明的实施例，不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于CAN总线的DTU模块，其特征在于，包括：电源单元、配置单元、通信单元、主控单元、CAN单元；
电源单元，配置4Pin接口，为本DTU模块和其它DTU模块供电；
配置单元，提供开关设置DTU模块的收发模式，提供接口设置DTU模块的工作参数；
通信单元，配置常见的通信接口，用于数据在DTU模块与设备间的传输，实现DTU模块和设备间的通信；
主控单元，对经过DTU模块的数据进行格式转换，将数据帧转换成符合CAN总线协议或其它通信协议的格式；
CAN单元，配置4Pin接口，用于数据在不同DTU模块间的传输，设置CAN数据帧，
实现不同DTU模块间的通信。
2.根据权利要求1所述基于CAN总线的DTU模块，其特征在于，所述4Pin接口，包括：VCC、CAN_H、CAN_L、GND；
VCC和GND连接电源，或与其它DTU模块的VCC和GND连接；
CAN_H和CAN_L连接CAN总线，用于数据在DTU模块和CAN总线间的传输。
3.根据权利要求1所述基于CAN总线的DTU模块，其特征在于，所述电源单元，包括：
连接不同DTU模块的电缆，电流通过VCC和GND在不同DTU模块之间传输，电源单元为本模块供电的同时为其它模块供电。
4.根据权利要求1所述基于CAN总线的DTU模块，其特征在于，所述配置单元的开关，包括：
硬件三档拨动开关，用于设置只收、只发、收发三种模式，分别对应CAN单元从
CAN总线只接收数据、只发送数据、接收并发送数据。
5.根据权利要求1所述基于CAN总线的DTU模块，其特征在于，所述配置单元，包括：
标识符过滤组，用于标识DTU模块，在当前收发模式下，只对指定的DTU模块进行相应的数据传输。
6.根据权利要求1所述基于CAN总线的DTU模块，其特征在于，所述配置单元的接口，包括：RS232接口、内置Flash和/或外置EEPROM；
RS232接口，用于输入通信单元的传输协议和主控单元的AT指令；
内置Flash和/或外置EEPROM，用于存储DTU模块的配置参数和初始化命令。
7.根据权利要求1所述基于CAN总线的DTU模块，其特征在于，所述通信单元的通信接口，对应一种通信方式，包括：RS485、WIFI、Zigbee、LoRa、NB-IoT、2G/3G/4G、Ethernet；
每种通信接口与对应的通信设备连接，符合该通信协议的数据通过该接口，在DTU
模块和设备间传输；
通过配置单元的RS232接口，设置RS485的数据传输波特率、WIFI的SSID和密
码、Ethernet的IP地址。
8.根据权利要求1所述基于CAN总线的DTU模块，其特征在于，所述CAN单元的CAN数据帧，使用CAN标准帧结构，包括：桢起始位1位、仲裁段12位、控制段6位、数据段64位、CRC段16位、ACK段2位、帧结束段7位；
仲裁段，使用前11位作为DTU模块的ID标识；
控制段，使用第1位作为IDE、第2位作为r0、后4位作为DLC；
CRC段，使用前15位作为CRC，后1位置空；
ACK段，使用第1位作为ACK，第2位置空。
9.根据权利要求8所述基于CAN总线的DTU模块，其特征在于，所述ID标识，包括：前5位和后6位；
前5位，用于分类通信方式，支持32种通信方式，标识该DTU模块中通信单元使用的通信接口和对应的通信方式；
后6位，用于区分使用相同通信方式的DTU模块，支持64个DTU模块，设置硬件拨档开关，可由机械动作实时更改；
DTU模块根据ID标识找到数据传输目标所在，CAN数据帧通过CAN总线发送至目标模块。
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