專利名稱：汽車can總線適配電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別涉及一種汽車CAN總線適配電路及方法。
技術(shù)背景
通過汽車總線對汽車進(jìn)行控制是汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢。汽車總網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于整車的控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、駕駛系統(tǒng)和傳感執(zhí)行系統(tǒng)，完成對汽車各類傳感器、控制器與執(zhí)行器的通信和動作，實現(xiàn)對整車電控系統(tǒng)的分布式控制。目前，汽車整車通信網(wǎng)絡(luò)一般由 CAN總線或者LIN總線構(gòu)成；LIN總線和CAN總線相比，通信速率更低，抗干擾性能較差，故整車上使用CAN總線的情況更多，整車網(wǎng)絡(luò)一般是由CAN總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。
目前國內(nèi)汽車上的控制器一般是購買的國外的產(chǎn)品，自主研發(fā)控制器還處于起步階段，自主設(shè)計的各種電路都還不夠成熟。因此，采用國外的CAN總線電路具有成本高的缺陷。然而，雖然國外的CAN總線電路能解決LIN總線的抗干擾問題，但其仍具備隔離性能差、抗干擾能力弱的缺陷，因此，有必要對其進(jìn)行改造，以適用目前汽車上通信網(wǎng)絡(luò)的使用需求。發(fā)明內(nèi)容
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種CAN總線適配電路及方法，本發(fā)明具備成本低，抗干擾能力強的特點。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下 汽車CAN總線適配方法，包括以下步驟步驟1，CAN網(wǎng)絡(luò)信號通過差分信號處理電路進(jìn)行試驗匹配以及濾波處理； 步驟2，由CAN信號適配電路對步驟1得到的差分信號進(jìn)行處理，向總線提供差動發(fā)送能力并向MCU提供差動接收能力；步驟3，由信號隔離電路將CAN信號適配電路輸出的信號，轉(zhuǎn)換成和MCU同電勢的串行信號，并輸出到MCU的CAN通信接口。
汽車CAN總線適配電路，包括差分信號處理電路，將CAN網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行試驗匹配以及濾波處理；以及CAN信號適配電路，收發(fā)差分信號處理電路濾波后的差分信號，以對總線提供差動發(fā)送能力并向MCU提供差動接收能力；以及信號隔離電路，將CAN信號適配電路的信號轉(zhuǎn)換成和MCU同電勢的串行信號，并輸出到 MCU的CAN通信接口。
采用了上述方案，通過差分信號處理電路對CAN網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行匹配和濾波處理，減少了信號的反射和振蕩，確保通信的準(zhǔn)確性和可靠性。CAN信號適配電路對得到的串行信號具有較好的隔離性能。通過信號隔離電路的作用，進(jìn)一步減小外部干擾對其他信號的影響。本發(fā)明的適配電路在許多汽車控制器上經(jīng)過實驗并得到了驗證，能夠滿足 《SJ-DQ-16-2009電磁部件電磁兼容測試規(guī)范》、《SY-DQ-39汽車電器部件環(huán)境條件和試驗規(guī)范》的要求，具有一定的推廣性。
綜上所述，由于本發(fā)明只由幾個簡單的元器件構(gòu)成，相對進(jìn)口的國外產(chǎn)品，具有成本低的優(yōu)點。另外，在抗干擾能力方面也得到了大幅度的提升。


圖1為本發(fā)明的電路方框圖； 圖2為圖1的電路原理圖；圖3為差分信號處理電路的另一實施方式圖。
具體實施方式
參照圖1和圖2，本發(fā)明的汽車CAN總線適配電路，由差分信號處理電路，CAN信號適配電路，信號隔離電路，隔離電源組成。下面對每部分以及它們之間的相互關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)說明差分信號處理電路將CAN網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行試驗匹配以及濾波處理。差分信號處理電路包括匹配電阻，該匹配電阻R104用于匹配CAN網(wǎng)絡(luò)信號和傳輸線之間的阻抗，減少反射，避免振蕩，防止過沖；以及共模電感L32，用于消除CAN網(wǎng)絡(luò)上的共模干擾，確保通信的準(zhǔn)確性和可靠性；以及瞬態(tài)尖峰電壓抑制器F5，用于抑制CAN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的瞬態(tài)脈沖高壓，確保適配電路的安全性，瞬態(tài)尖峰電壓抑制器F5由兩個穩(wěn)壓二極管組成。差分信號處理電路還可以采用如圖3所示的電路，其中電阻R1、電阻R2和電容Cl組成，其中電阻Rl和電阻R2的一端串聯(lián)，電阻Rl的另一端接收CAN網(wǎng)絡(luò)信號，電阻R2的另一端也接收CAN網(wǎng)絡(luò)信號，電容Cl 的一端連接在電阻Rl和電阻R2的結(jié)點處，電容Cl的另一端接地。
CAN信號適配電路D9收發(fā)差分信號處理電路濾波后的差分信號，以對總線提供差動發(fā)送能力并向MCU提供差動接收能力。CAN信號適配電路為PCA82C250或者JA1050型芯片，本發(fā)明優(yōu)選為PCA82C250型芯片，通過CAN信號適配電路實現(xiàn)CAN信號適配功能，該CAN 信號適配電路屬于高速CAN信號適配芯片，具備士 2000V的靜電等級，最高通信速率可以達(dá)到1 Mbaud。相比于另一種CAN信號適配電路JA1050型芯片，本發(fā)明使用的PCA82C250型芯片在適配速率相同的情況下，能適應(yīng)更寬的供電范圍，使得該電路的實用性更強。
信號隔離電路將CAN信號適配電路的信號轉(zhuǎn)換成和MCU同電勢的串行信號，并輸出到MCU的CAN通信接口。通過信號隔離電路D8實現(xiàn)信號隔離功能，該電路能轉(zhuǎn)換兩種不同電勢對應(yīng)的串行信號，進(jìn)一步減小外部干擾對板內(nèi)其他信號的影響。
隔離電源對CAN信號適配電路以及信號隔離電路進(jìn)行供電，隔離電源輸出5V的直流電供給CAN信號適配電路以及信號隔離電路使用。CAN信號適配電路D9采用的是隔離電源，故CAN信號適配電路轉(zhuǎn)換出來的串行信號具有較好的隔離性能。
本發(fā)明還提出了汽車CAN總線適配方法，通過以下步驟實現(xiàn)步驟1，CAN網(wǎng)絡(luò)信號通過差分信號處理電路進(jìn)行試驗匹配以及濾波處理；在進(jìn)行試驗匹配以及濾波處理之前，采用一個瞬態(tài)尖峰電壓抑制器抑制CAN網(wǎng)絡(luò)信號上出現(xiàn)的瞬態(tài)脈沖高壓。步驟1中的試驗匹配是對CAN網(wǎng)絡(luò)信號和傳輸線之間的阻抗進(jìn)行匹配，濾波處理是對CAN網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行共模干擾消除。
步驟2，由CAN信號適配電路對步驟1得到的差分信號進(jìn)行處理，向總線提供差動發(fā)送能力并向MCU提供差動接收能力；步驟3，由信號隔離電路將CAN信號適配電路輸出的信號，轉(zhuǎn)換成和MCU同電勢的串行信號，并輸出到MCU的CAN通信接口。
權(quán)利要求
1.一種汽車CAN總線適配方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，CAN網(wǎng)絡(luò)信號通過差分信號處理電路進(jìn)行試驗匹配以及濾波處理；步驟2，由CAN信號適配電路對步驟1得到的差分信號進(jìn)行處理，向總線提供差動發(fā)送能力并向MCU提供差動接收能力；步驟3，由信號隔離電路將CAN信號適配電路輸出的信號，轉(zhuǎn)換成和MCU同電勢的串行信號，并輸出到MCU的CAN通信接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車CAN總線適配方法，其特征在于，步驟1中的試驗匹配是對CAN網(wǎng)絡(luò)信號和傳輸線之間的阻抗進(jìn)行匹配，濾波處理是對CAN網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行共模干擾消除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車CAN總線適配方法，其特征在于，在進(jìn)行試驗匹配以及濾波處理之前，采用一個瞬態(tài)尖峰電壓抑制器抑制CAN網(wǎng)絡(luò)信號上出現(xiàn)的瞬態(tài)脈沖高壓。
4.一種汽車CAN總線適配電路，其特征在于，包括差分信號處理電路，將CAN網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行試驗匹配以及濾波處理；以及CAN信號適配電路，收發(fā)差分信號處理電路濾波后的差分信號，以對總線提供差動發(fā)送能力并向MCU提供差動接收能力；以及信號隔離電路，將CAN信號適配電路的信號轉(zhuǎn)換成和MCU同電勢的串行信號，并輸出到 MCU的CAN通信接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車CAN總線適配電路，其特征在于，所述CAN總線適配電路還包括一個隔離電源，該隔離電源對CAN信號適配電路以及信號隔離電路進(jìn)行供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的汽車CAN總線適配電路，其特征在于，所述差分信號處理電路包括匹配電阻，該匹配電阻用于匹配CAN網(wǎng)絡(luò)信號和傳輸線之間的阻抗；以及共模電感，用于消除CAN網(wǎng)絡(luò)信號上的共模干擾。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車CAN總線適配電路，其特征在于，差分信號處理電路還包括一個瞬態(tài)尖峰電壓抑制器、用于抑制CAN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的瞬態(tài)脈沖高壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車CAN總線適配電路，其特征在于，CAN信號適配電路為 PCA82C250 或者 JA1050 型芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車CAN總線適配電路，其特征在于，所述差分信號處理電路包括第一匹配電阻、第二匹配電阻以及濾波電容，第一匹配電阻和第二匹配電阻的一端串聯(lián)，第一匹配電阻的另一端接收CAN網(wǎng)絡(luò)信號，第一匹配電阻的另一端也接收CAN網(wǎng)絡(luò)信號，濾波電容的一端連接在電阻和電阻的結(jié)點處，電容的另一端接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車CAN總線適配電路及方法，所述電路包括差分信號處理電路，將CAN網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行試驗匹配以及濾波處理；以及CAN信號適配電路，收發(fā)差分信號處理電路濾波后的差分信號，以對總線提供差動發(fā)送能力并向MCU提供差動接收能力；以及信號隔離電路，將CAN信號適配電路的信號轉(zhuǎn)換成和MCU同電勢的串行信號，并輸出到MCU的CAN通信接口。本發(fā)明的電路具備成本低，抗干擾能力強的特點。
文檔編號B60R16/023GK102490669SQ20111040688
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者王懷翊, 羅光濤, 肖清蓉 申請人:綦江齒輪傳動有限公司