CN219124214U - 基于分时复用的can通讯架构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于分时复用的CAN通讯架构，包含至少一个CAN通讯模块，CAN通讯模块集成于控制芯片内，每个CAN通讯模块均对应有多个CAN收发器，每个CAN通讯模块通过一个受控开关单元电性连接至与其相匹配的多个CAN收发器，每个CAN收发器均电性连接有一路CAN总线网络，受控开关单元接收来自于控制芯片的控制信号并受其控制，借助受控开关单元的通断控制、每个CAN通讯模块可与任一与其相匹配的CAN收发器实现信号传输。本申请实现了对于控制芯片内CAN通讯模块的分时复用，最大限度地利用了芯片资源、有效地控制了硬件成本。

Description

基于分时复用的CAN通讯架构

技术领域

本申请涉及通讯技术领域，尤其是涉及一种基于分时复用的CAN通讯架构。

背景技术

CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络，是目前国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN总线作为一种多主方式的串行通讯总线，具有结构简单、高位速率、高抗电子干扰性、实现成本低等诸多优点。

在CAN总线的使用过程中，负载率是评价其运行状态的一项重要参数。具体而言，负载率所表征的是单位时间内CAN总线上的“位流”相对于总线带宽的占比、即CAN总线实际数据传输率与理论上所能达到的数据传输率的比值。但经过长期的实践总结，技术人员发现，CAN总线在实际应用中并不适合长期满负载运行，如果想要长时间、稳定地使用CAN总线，那么就需要对CAN总线的负载率进行控制。

随着各类控制***日益复杂化，越来越多的设备支持CAN总线通讯，这会使得单一CAN总线上的负载率过高、产生错误帧及数据中断等问题。为避免上述问题，在现阶段的各类控制***中，普遍会设置有至少两条CAN总线，而这也就意味着，对应的控制芯片内至少需要设置有两个CAN通讯模块。这样一来，就要求***使用方采购更高规格、带有更多CAN通讯模块的控制芯片，结合目前国内外芯片紧缺的现状，这无疑极大地提高了硬件成本。

因此，如何提出一种能够充分利用芯片资源、实现控制芯片内CAN通讯模块分时复用的通讯架构，也就成为了本领域内技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了充分利用芯片资源、更大限度地发挥控制芯片内CAN通讯模块的使用价值，本申请提供了一种基于分时复用的CAN通讯架构。

本申请所提供的一种基于分时复用的CAN通讯架构，采用如下所述的技术方案：

一种基于分时复用的CAN通讯架构，包含至少一个CAN通讯模块，所述CAN通讯模块集成于控制芯片内，每个所述CAN通讯模块均对应有多个CAN收发器，每个所述CAN通讯模块通过一个受控开关单元电性连接至与其相匹配的多个CAN收发器，每个所述CAN收发器均电性连接有一路CAN总线网络，所述受控开关单元接收来自于所述控制芯片的控制信号并受其控制，借助所述受控开关单元的通断控制、每个所述CAN通讯模块可与任一与其相匹配的所述CAN收发器实现信号传输。

通过采用上述技术方案，使得控制芯片内的单一CAN通讯模块能够按照实际使用需求、与多个CAN收发器完成选择性电性连接，实现了对于CAN通讯模块的分时复用，最大限度地利用了芯片资源、使得低规格的控制芯片即可满足多台设备同时接入CAN总线通讯的需要，有效地控制了硬件成本。

优选地，所述控制芯片内设置有第一CAN通讯模块，所述第一CAN通讯模块对应有两个所述CAN收发器、分别为第一CAN收发器及第二CAN收发器，所述第一CAN通讯模块的信号发送端口及信号接收端口分别电性连接至所述受控开关单元的接入侧端口，所述第一CAN收发器及所述第二CAN收发器二者的信号发送端口及信号接收端口分别电性连接至所述受控开关单元的接出侧端口。

优选地，所述第一CAN收发器的高速/低速CAN信号接口分别电性连接至第一CAN总线网络，所述第二CAN收发器的高速/低速CAN信号接口分别电性连接至第二CAN总线网络。

通过采用上述技术方案，对CAN通讯模块与CAN收发器间的连接关系进行了明确，以器件间的连接形式反映了整个CAN通讯架构的布局，使得业内技术人员可以在本申请技术思路的基础上，结合实际的使用需求，将低规格的控制芯片应用于复杂功能场景中，拓展方案的实现方式。

优选地，所述受控开关单元由第一受控开关及第二受控开关构成，所述第一CAN通讯模块的信号发送端口与所述第一受控开关的不动端电性连接，所述第一CAN通讯模块的信号接收端口与第二受控开关的不动端电性连接，所述第一受控开关的两个动端分别电性连接至所述第一CAN收发器的信号发送端口及所述第二CAN收发器的信号发送端口，所述第二受控开关的两个动端分别电性连接至所述第一CAN收发器的信号接收端口及所述第二CAN收发器的信号接收端口。

通过采用上述技术方案，提供了受控开关单元的一种具体设置形式，通过使用两个受控开关，实现了两个CAN收发器对同一CAN通讯模块的分时复用、达到了本方案的目的。

优选地，所述受控开关单元由第一光电耦合器、第二光电耦合器、第三光电耦合器以及第四光电耦合器构成，所述第一光电耦合器、所述第二光电耦合器、所述第三光电耦合器以及所述第四光电耦合器四者均与所述控制芯片的控制信号输出端口电性连接。

优选地，所述第一光电耦合器的第一接口与所述控制芯片的控制信号输出端口电性连接，所述第一光电耦合器的第二接口接地，所述第一光电耦合器的第三接口与所述第一CAN收发器的信号发送端口电性连接，所述第一光电耦合器的第四接口与所述第一CAN通讯模块的信号发送端口电性连接。

优选地，所述第二光电耦合器的第一接口与所述控制芯片的控制信号输出端口电性连接，所述第二光电耦合器的第二接口接地，所述第二光电耦合器的第三接口与所述第一CAN收发器的信号接收端口电性连接，所述第二光电耦合器的第四接口与所述第一CAN通讯模块的信号接收端口电性连接。

优选地，所述第三光电耦合器的第一接口与VCC电压端电性连接，所述第三光电耦合器的第二接口与所述控制芯片的控制信号输出端口电性连接，所述第三光电耦合器的第三接口与所述第二CAN收发器的信号发送端口电性连接，所述第三光电耦合器的第四接口与所述第一CAN通讯模块的信号发送端口电性连接。

优选地，所述第四光电耦合器的第一接口与VCC电压端电性连接，所述第四光电耦合器的第二接口与所述控制芯片的控制信号输出端口电性连接，所述第四光电耦合器的第三接口与所述第二CAN收发器的信号接收端口电性连接，所述第四光电耦合器的第四接口与所述第一CAN通讯模块的信号接收端口电性连接。

通过采用上述技术方案，提供了受控开关单元的另一种、更为具体的设置形式，通过使用四个光电耦合器，同样实现了两个CAN收发器对同一CAN通讯模块的分时复用，这一设置形式在控制效果方面更为可靠、稳定。

综上所述，本申请至少包含如下有益效果：

本申请通过对受控开关单元的使用，使得控制芯片内的单一CAN通讯模块能够按照实际使用需求、与多个CAN收发器完成选择性电性连接，实现了对于CAN通讯模块的分时复用，最大限度地利用了控制芯片的片内资源；可以说，本申请在保证了多台设备同时接入CAN总线通讯、实现设备各自功能的同时，尽可能地降低了***使用方的硬件成本。

同时，本申请还为CAN通讯资源的拓展提供了技术支撑，为有限芯片资源前提下的功能拓展提供了参考，业内技术人员可以在本申请技术思路的基础上，结合实际的使用需求，调整单一CAN通讯模块所对应的CAN收发器的数量、将低规格的控制芯片应用于复杂功能场景中，从而进一步拓展方案实现的可能性。

附图说明

图1是本申请实施例的基于分时复用的CAN通讯架构的整体结构示意图。

图2是本申请实施例的基于分时复用的CAN通讯架构中一种实现方式的整体结构示意图。

图3是本申请实施例的基于分时复用的CAN通讯架构中另一种实现方式的局部连接示意图。

其中：1、控制芯片；2、第一CAN通讯模块；31、第一CAN收发器；32、第二CAN收发器；41、第一CAN总线网络；42、第二CAN总线网络；51、第一受控开关；52、第二受控开关；61、第一光电耦合器；62、第二光电耦合器；63、第三光电耦合器；64、第四光电耦合器。

具体实施方式

本申请提供了一种基于分时复用的CAN通讯架构，为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施方式作进一步地详细说明。

以下结合说明书附图对本申请的一具体实施例作进一步详细描述。

本申请实施例公开了一种基于分时复用的CAN通讯架构，如图1所示，所述CAN通讯架构中包含至少一个集成于控制芯片1内的CAN通讯模块，每个所述CAN通讯模块均对应有多个CAN收发器，每个所述CAN通讯模块通过一个受控开关单元电性连接至与其相匹配的多个CAN收发器，每个所述CAN收发器均电性连接有一路CAN总线网络。

所述受控开关单元接收来自于所述控制芯片的控制信号，且所述受控开关单元受到所述控制信号的控制、执行对应的通断操作。借助所述受控开关单元的通断控制、每个所述CAN通讯模块可与任一与其相匹配的所述CAN收发器实现信号传输。

此处需要说明的是，所述CAN通讯模块的数量可以根据实际情况进行调整，与所述CAN通讯模块相匹配的CAN收发器的数量同样可以根据实际情况进行调整。总体上，只需要保证所述CAN通讯模块与所述CAN收发器间为“一对多”的关系即可。

上述技术思路可以保证控制芯片内的单一CAN通讯模块能够按照实际使用需求、与多个CAN收发器完成选择性电性连接，实现对于CAN通讯模块的分时复用，使低规格的控制芯片能够满足多台设备同时接入CAN总线通讯的需要。

如图2所示，在本申请的实施例中，所述控制芯片1内设置有第一CAN通讯模块2，所述第一CAN通讯模块2对应有两个所述CAN收发器、分别为第一CAN收发器31及第二CAN收发器32。

所述第一CAN通讯模块2的信号发送端口及信号接收端口分别电性连接至所述受控开关单元的接入侧端口，所述第一CAN收发器31及所述第二CAN收发器32二者的信号发送端口及信号接收端口分别电性连接至所述受控开关单元的接出侧端口。

所述第一CAN收发器31的高速/低速CAN信号接口分别电性连接至第一CAN总线网络41，所述第二CAN收发器32的高速/低速CAN信号接口分别电性连接至第二CAN总线网络42。

同样如图2所示，在本申请实施例的一种实现形式中，所述受控开关单元由第一受控开关51及第二受控开关52构成，所述第一受控开关51及所述第二受控开关52的控制方式可选，在本实施例中，为了实现对所述受控开关单元的自动化控制，所述控制芯片1上设有两个控制信号输出端口、分别为S1控制信号输出端及S2控制信号输出端，由所述S1控制信号输出端输出的控制信号传送至所述第一受控开关51、控制所述第一受控开关51的通断，由所述S2控制信号输出端输出的控制信号传送至所述第二受控开关52、控制所述第二受控开关52的通断。

所述第一CAN通讯模块2的信号发送端口与所述第一受控开关51的不动端电性连接，所述第一CAN通讯模块2的信号接收端口与第二受控开关52的不动端电性连接，所述第一受控开关51的两个动端分别电性连接至所述第一CAN收发器31的信号发送端口及所述第二CAN收发器32的信号发送端口，所述第二受控开关52的两个动端分别电性连接至所述第一CAN收发器31的信号接收端口及所述第二CAN收发器32的信号接收端口。

在实际的应用过程中，控制***分别计算出所述第一CAN总线网络41及所述第二CAN总线网络42的服务时间，进而确定两路CAN总线网络所对应的受控开关的接通时间，在同一路所述CAN总线网络中、所述服务时间与所述接通时间一致。随后，控制所述受控开关单元（即第一受控开关51及第二受控开关52）的通断动作、使每一路所述CAN总线网络相对应的所述CAN收发器与所述CAN通讯模块按照接通时间保持接通，超出所述接通时间后断开连接。

如图3所示，在本申请实施例的另一种实现形式中，所述受控开关单元由第一光电耦合器61、第二光电耦合器62、第三光电耦合器63以及第四光电耦合器64构成。

所述控制芯片1上设有一个控制信号输出端口、记为S3控制信号输出端，所述第一光电耦合器61、所述第二光电耦合器62、所述第三光电耦合器63以及所述第四光电耦合器64四者均与所述S3控制信号输出端电性连接，接收由所述S3控制信号输出端输出的控制信号。

所述第一光电耦合器61的第一接口与所述控制芯片1的控制信号输出端口电性连接，所述第一光电耦合器61的第二接口与GND端电性连接（接地），所述第一光电耦合器61的第三接口与所述第一CAN收发器31的信号发送端口电性连接，所述第一光电耦合器61的第四接口与所述第一CAN通讯模块2的信号发送端口电性连接。

所述第二光电耦合器62的第一接口与所述控制芯片1的控制信号输出端口电性连接，所述第二光电耦合器62的第二接口与GND端电性连接（接地），所述第二光电耦合器62的第三接口与所述第一CAN收发器31的信号接收端口电性连接，所述第二光电耦合器62的第四接口与所述第一CAN通讯模块2的信号接收端口电性连接。

所述第三光电耦合器63的第一接口与VCC电压端电性连接，所述第三光电耦合器63的第二接口与所述控制芯片1的控制信号输出端口电性连接，所述第三光电耦合器63的第三接口与所述第二CAN收发器32的信号发送端口电性连接，所述第三光电耦合器63的第四接口与所述第一CAN通讯模块2的信号发送端口电性连接。

所述第四光电耦合器64的第一接口与VCC电压端电性连接，所述第四光电耦合器64的第二接口与所述控制芯片1的控制信号输出端口电性连接，所述第四光电耦合器64的第三接口与所述第二CAN收发器32的信号接收端口电性连接，所述第四光电耦合器64的第四接口与所述第一CAN通讯模块2的信号接收端口电性连接。

相较于上一种实现方式而言，使用光电耦合器作为所述受控开关单元的主体可以进一步保证控制效果的可靠性和稳定性，以便更好地实现对于CAN通讯模块的分时复用。

应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于分时复用的CAN通讯架构，包含至少一个CAN通讯模块，其特征在于：所述CAN通讯模块集成于控制芯片（1）内，每个所述CAN通讯模块均对应有多个CAN收发器，每个所述CAN通讯模块通过一个受控开关单元电性连接至与其相匹配的多个CAN收发器，每个所述CAN收发器均电性连接有一路CAN总线网络，所述受控开关单元接收来自于所述控制芯片的控制信号并受其控制，借助所述受控开关单元的通断控制、每个所述CAN通讯模块可与任一与其相匹配的所述CAN收发器实现信号传输。

2.根据权利要求1所述的基于分时复用的CAN通讯架构，其特征在于：所述控制芯片（1）内设置有第一CAN通讯模块（2），所述第一CAN通讯模块（2）对应有两个所述CAN收发器、分别为第一CAN收发器（31）及第二CAN收发器（32），所述第一CAN通讯模块（2）的信号发送端口及信号接收端口分别电性连接至所述受控开关单元的接入侧端口，所述第一CAN收发器（31）及所述第二CAN收发器（32）二者的信号发送端口及信号接收端口分别电性连接至所述受控开关单元的接出侧端口。

3.根据权利要求2所述的基于分时复用的CAN通讯架构，其特征在于：所述第一CAN收发器（31）的高速/低速CAN信号接口分别电性连接至第一CAN总线网络（41），所述第二CAN收发器（32）的高速/低速CAN信号接口分别电性连接至第二CAN总线网络（42）。

4.根据权利要求2所述的基于分时复用的CAN通讯架构，其特征在于：所述受控开关单元由第一受控开关（51）及第二受控开关（52）构成，所述第一CAN通讯模块（2）的信号发送端口与所述第一受控开关（51）的不动端电性连接，所述第一CAN通讯模块（2）的信号接收端口与第二受控开关（52）的不动端电性连接，所述第一受控开关（51）的两个动端分别电性连接至所述第一CAN收发器（31）的信号发送端口及所述第二CAN收发器（32）的信号发送端口，所述第二受控开关（52）的两个动端分别电性连接至所述第一CAN收发器（31）的信号接收端口及所述第二CAN收发器（32）的信号接收端口。

5.根据权利要求2所述的基于分时复用的CAN通讯架构，其特征在于：所述受控开关单元由第一光电耦合器（61）、第二光电耦合器（62）、第三光电耦合器（63）以及第四光电耦合器（64）构成，所述第一光电耦合器（61）、所述第二光电耦合器（62）、所述第三光电耦合器（63）以及所述第四光电耦合器（64）四者均与所述控制芯片（1）的控制信号输出端口电性连接。

6.根据权利要求5所述的基于分时复用的CAN通讯架构，其特征在于：所述第一光电耦合器（61）的第一接口与所述控制芯片（1）的控制信号输出端口电性连接，所述第一光电耦合器（61）的第二接口接地，所述第一光电耦合器（61）的第三接口与所述第一CAN收发器（31）的信号发送端口电性连接，所述第一光电耦合器（61）的第四接口与所述第一CAN通讯模块（2）的信号发送端口电性连接。

7.根据权利要求5所述的基于分时复用的CAN通讯架构，其特征在于：所述第二光电耦合器（62）的第一接口与所述控制芯片（1）的控制信号输出端口电性连接，所述第二光电耦合器（62）的第二接口接地，所述第二光电耦合器（62）的第三接口与所述第一CAN收发器（31）的信号接收端口电性连接，所述第二光电耦合器（62）的第四接口与所述第一CAN通讯模块（2）的信号接收端口电性连接。

8.根据权利要求5所述的基于分时复用的CAN通讯架构，其特征在于：所述第三光电耦合器（63）的第一接口与VCC电压端电性连接，所述第三光电耦合器（63）的第二接口与所述控制芯片（1）的控制信号输出端口电性连接，所述第三光电耦合器（63）的第三接口与所述第二CAN收发器（32）的信号发送端口电性连接，所述第三光电耦合器（63）的第四接口与所述第一CAN通讯模块（2）的信号发送端口电性连接。

9.根据权利要求5所述的基于分时复用的CAN通讯架构，其特征在于：所述第四光电耦合器（64）的第一接口与VCC电压端电性连接，所述第四光电耦合器（64）的第二接口与所述控制芯片（1）的控制信号输出端口电性连接，所述第四光电耦合器（64）的第三接口与所述第二CAN收发器（32）的信号接收端口电性连接，所述第四光电耦合器（64）的第四接口与所述第一CAN通讯模块（2）的信号接收端口电性连接。

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