專利名稱：一種基于32位微控制器的控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電廠ECS (電氣控制系統(tǒng))或變電站綜合自動化系統(tǒng)中的CAN (控 制局域網(wǎng))轉(zhuǎn)接模塊，特別是用于通信管理機(jī)中基于32位微控制器的控制局域網(wǎng) 轉(zhuǎn)接模塊。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在電廠ECS系統(tǒng)或變電站綜合自動化系統(tǒng)中，CAN網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到了廣泛 的應(yīng)用，因而CAN接口模塊的使用較為普遍。市面上較為常見的CAN接口模塊可 以分為兩大類 一類是非智能模塊，即模塊本身沒有微控制器(MCU)，通過必要 的連接方式與其它MCU相連，從而實(shí)現(xiàn)其控制；另一類是智能接口模塊，即接口 模塊本身帶有MCU，具有數(shù)據(jù)處理能力，還能實(shí)現(xiàn)其他功能，也可以通過其它方式 與主控MCU實(shí)現(xiàn)通信，不占用主控MCU資源。在通信管理機(jī)的應(yīng)用中，要求用到多個串行通信端口和以太網(wǎng)通信端口。很 多種類的擴(kuò)展通信模塊本身沒有CPU (中央控制器)控制，屬于非智能模塊通信模 塊，通信管理機(jī)中的主CPU必須通過總線的訪問來控制這些擴(kuò)展模塊，但是當(dāng)系 統(tǒng)要求更多的串行通信及以太網(wǎng)通信端口時，就加大了對通信管理機(jī)主控CPU資 源的需求，例如常見的通過PC104的ISA (工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu))總線進(jìn)行擴(kuò)展的方式， 受ISA總線固有的中斷等資源的限制，這種ISA總線擴(kuò)展式的應(yīng)用程度已接近飽 和。相比之下，智能型控制局域網(wǎng)CAN轉(zhuǎn)接模塊多用于要求多通信端口的應(yīng)用場 合，然而常見的此類模塊的技術(shù)方案大部分是采用8位或16位單片機(jī)加之?dāng)U展CAN 專用控制芯片。此類微控制器多數(shù)本身具有地址數(shù)據(jù)分時復(fù)用功能，容易實(shí)現(xiàn)與 CAN控制芯片的接口，但由于這些MCU的工作頻率較低，所以使系統(tǒng)的通訊效率受 到了限制；而對于個別采用32位微控制器的接口模塊，由于其地址和數(shù)據(jù)為并行 總線，加之受CAN控制芯片限制，多數(shù)采用總線多次讀寫控制，即采用多條指令 完成一次完整CAN控制芯片讀寫的控制方式，影響了對CAN控制芯片的讀寫效率，
進(jìn)而降低了整個系統(tǒng)的通訊速率。特別是對于采用32位微控制器的接口模塊，微 控制器的工作電壓一般為3. 3V，而常用的CAN控制芯片一般為5V，所以存在電平 匹配的問題，常見采用增加專用電平轉(zhuǎn)換芯片的方法，但增加了 PCB(印制電路板) 面積，同時也增加了產(chǎn)品的成本。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種基于32位微控制器的控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊，使用基于ARM (高級精簡指令集微處理器)內(nèi)核的32位微控制器來實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)的處理，提高整個系統(tǒng)的處理速度。本發(fā)明的另一 目的在于通過32位微控制器來提供4路串行通信與以太網(wǎng)通信 端口的擴(kuò)展，快速的實(shí)現(xiàn)CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與串行通信網(wǎng)絡(luò)之間，以及CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 與以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。本發(fā)明的又一目的在于提供通過CPLD (復(fù)雜可編程邏輯器件)完成CAN接口 電平轉(zhuǎn)換控制、信號轉(zhuǎn)換橋控制及時序控制等功能，使32位微控制器的單一指令 即可完成對CAN控制芯片的一次完整的讀或?qū)懖僮?，提高?CAN接口的讀寫效率， 繼而提高通信管理機(jī)內(nèi)部CAN網(wǎng)絡(luò)的通信速率。技術(shù)方案本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的基于32位微控制器的控制局域 網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊包括32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路、以太網(wǎng)通信控制電路、串行通 信控制電路、復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路、CAN控制及接口電路；其中， 32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路的串行通信接口分別與串行通信控制電路中的串 行通信接口相接，32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路的以太網(wǎng)通信口與以太網(wǎng)通信 控制電路相接，32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路通過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與復(fù) 雜可編程邏輯器件CPLD控制電路相接，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路通過 地址、數(shù)據(jù)、控制總線與CAN控制及接口電路相接，CAN控制及接口電路的出口接 外部的CAN通訊網(wǎng)絡(luò)。32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路主要由基于ARM內(nèi)核的32位微控制器、 FLASH存儲器、SDRAM存儲器、復(fù)位控制電路、電源供給電路及其相應(yīng)配套的電阻 電容器件組成；基于ARM內(nèi)核的32位微控制器的數(shù)據(jù)總線與FLASH存儲器的數(shù)據(jù) 線互連，基于ARM內(nèi)核的32位微控制器的地址和控制信號的輸出端與FLASH存儲 器的地址和控制信號輸入端相連；基于ARM內(nèi)核的32位微控制器的數(shù)據(jù)總線與 SDRAM存儲器的數(shù)據(jù)互連，基于ARM內(nèi)核的32位微控制器的地址和控制信號的輸 出端與SDRAM存儲器的地址和控制信號輸入端相連；復(fù)位控制電路的輸出端接至 基于ARM內(nèi)核的32位微控制器的復(fù)位輸入端，復(fù)位電路的觸發(fā)端與按鍵及復(fù)雜可 編程邏輯器件相連，實(shí)現(xiàn)手動復(fù)位及系統(tǒng)上電自動復(fù)位。以太網(wǎng)通信控制電路主要由以太網(wǎng)PHY控制芯片、有源晶體振蕩器及帶有隔 離變壓器的網(wǎng)絡(luò)接口端子組成；以太網(wǎng)PHY芯片的輸入端與32位微控制器的介質(zhì) 訪問控制MAC接口引腳相連，其輸出端與帶有隔離變壓器的網(wǎng)絡(luò)接口端子相連， 有源晶體振蕩器的輸出端與以太網(wǎng)PHY芯片的時鐘輸入引腳相連。串行通信控制電路主要由高速光電隔離芯片、DC/DC隔離電源、RS-232接口 控制芯片、RS-485控制芯片、通信方式選擇跳線及相應(yīng)配套的電阻電容器件組成； 高速光電隔離芯片的輸入端與32位微控制器的串行通信接口引腳相連，高速光電 隔離芯片輸出端的接收數(shù)據(jù)信號與接收信號方式選擇跳線中間引腳相連，通信方 式選擇跳線的一端與RS-232接口控制芯片的串行數(shù)據(jù)引腳相連，另一端與RS-485 的串行數(shù)據(jù)引腳相連，同一時刻通信方式選擇跳線只能跳接選擇RS-232與RS-485 通信方式之一，RS-232與RS-485輸出至轉(zhuǎn)換模塊的串行通信輸出端子。復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路主要由復(fù)雜可編程邏輯器件、JTAG接口電 路組成；32位微控制器的地址、數(shù)據(jù)和控制信號輸出與復(fù)雜可編程邏輯器件輸入 相連，復(fù)雜可編程邏輯器件的地址、數(shù)據(jù)和控制信號輸出與CAN控制及接口電路 中的CAN控制芯片相連，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路的JTAG測試信號與 復(fù)雜可編程邏輯器件的JTAG調(diào)試引腳連接，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路 實(shí)現(xiàn)32位微控制器和CAN控制芯片之間的信號橋梁關(guān)系，通過對可編程邏輯器件 的編程完成CAN接口電平轉(zhuǎn)換控制、信號轉(zhuǎn)換橋控制及時序控制功能，使32位微 控制器的單一指令即可完成對CAN控制芯片的一次完整的讀或?qū)懖僮?。CAN控制及接口電路主要由CAN控制芯片和CAN接口芯片組成；CAN控制芯片 的輸入端與可編程邏輯器件的輸出端連接，CAN控制芯片的輸出端與CAN接口芯片 的輸入端連接，CAN接口芯的輸出端到印制板端子，連接至CAN通信網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的工作原理是本控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊配置于在通信管理單元裝置內(nèi)， 在VxWorks嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的管理調(diào)度下，當(dāng)通信管理機(jī)主控模件將處理的 數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線，本控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊接收到此數(shù)據(jù)后，通過CPLD進(jìn)行電 平轉(zhuǎn)換、控制信號轉(zhuǎn)換和時序配合控制，然后通知ARM32位微控制器處理，ARM32 位微控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，通過串行通信接口、以太網(wǎng)通信接口等發(fā)送通信 數(shù)據(jù)到需要控制的某一設(shè)備；反之，當(dāng)串行通信接口、以太網(wǎng)通信接口接收到數(shù) 據(jù)后經(jīng)由ARM32位微控制器處理，再通過CPLD進(jìn)行控制，然后通過CAN控制芯片 處理發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上，主控模件接收信息后再進(jìn)行處理。有益效果本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用32位微控制器，工作頻率高，數(shù)據(jù)處理 能力強(qiáng)，提高了整個系統(tǒng)的性能指標(biāo)，同時本實(shí)用新型具有以太網(wǎng)通信和RS-232 和RS-485通信功能。在32位微控制器的控制下，本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)控制局域 網(wǎng)CAN和以太網(wǎng)之間、控制局域網(wǎng)CAN和串行通信網(wǎng)絡(luò)之間通信數(shù)據(jù)的自由交換； 同樣本實(shí)用新型采用 一片復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD器件實(shí)現(xiàn)了 CAN控制電路的電 平轉(zhuǎn)換、時序配合及單一指令控制等功能，提高了32位微控制器與CAN芯片的通 信效率；且在前述硬件平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)了基于VxWorks嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的 控制軟件，使得本模塊具有尺寸小，功耗低，集成度高，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，從 而加強(qiáng)了CAN網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性，提高了系統(tǒng)的性價比，滿足了實(shí)際應(yīng)用的需求。


圖1是本發(fā)明轉(zhuǎn)接模塊的32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路圖； 圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)接模塊的以太網(wǎng)通信控制電路圖； 圖3是本發(fā)明轉(zhuǎn)接模的塊串行通信控制電路圖；圖4是本發(fā)明轉(zhuǎn)接模塊的復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路圖； 圖5是本發(fā)明轉(zhuǎn)接模塊的C認(rèn)控制及接口電路圖；圖6是本發(fā)明轉(zhuǎn)接模塊的電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
該模塊包括32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路、以太網(wǎng)通信控制電路、串行通 信控制電路、復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路、CAN控制及接口電路；其中， 32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路的串行通信接口分別與串行通信控制電路中的串 行通信接口相接，32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路的以太網(wǎng)通信接口與以太網(wǎng)通 信控制電路相接，32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路通過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與 復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路相接，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路通 過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與CAN控制及接口電路相接，CAN控制及接口電路的出口
接外部的CAN通訊網(wǎng)絡(luò)。上述32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路主要由基于ARM內(nèi)核的32位微控制器、 FLASH存儲器、SDRAM存儲器、復(fù)位控制電路、電源供給電路及其相應(yīng)配套的電阻 電容器件組成；基于ARM內(nèi)核的32位微控制器的數(shù)據(jù)總線與FLASH存儲器的數(shù)據(jù) 線互連，基于ARM內(nèi)核的32位微控制器的地址和控制信號的輸出端與FLASH存儲 器的地址和控制信號輸入端相連；基于ARM內(nèi)核的32位微控制器的數(shù)據(jù)總線與 SDRAM存儲器的數(shù)據(jù)互連，基于ARM內(nèi)核的32位微控制器的地址和控制信號的輸 出端與SDRAM存儲器的地址和控制信號輸入端相連；復(fù)位控制電路的輸出端接至 基于ARM內(nèi)核的32位微控制器的復(fù)位輸入端，復(fù)位電路的觸發(fā)端與按鍵及復(fù)雜可 編程邏輯器件相連，實(shí)現(xiàn)手動復(fù)位及系統(tǒng)上電自動復(fù)位。上述以太網(wǎng)通信控制電路主要由以太網(wǎng)PHY (Physical Layer)控制芯片、有源 晶體振蕩器及帶有隔離變壓器的組成；以太網(wǎng)PHY芯片的輸入端與32位微控制器 的介質(zhì)訪問控制MAC (Media Access Control)接口引腳相連，其輸出端與帶有隔 離變壓器的網(wǎng)絡(luò)接口端子相連，有源晶體振蕩器的輸出端與以太網(wǎng)PHY芯片的時 鐘輸入引腳相連。上述串行通信控制電路主要由高速光電隔離芯片、DC/DC隔離電源、RS-232 接口控制芯片、RS-485控制芯片、通信方式選擇跳線及相應(yīng)配套的電阻電容器件 組成；高速光電隔離芯片的輸入端與32位微控制器的串行通信接口引腳相連，高 速光電隔離芯片輸出端的接收數(shù)據(jù)信號與接收信號方式選擇跳線中間引腳相連， 通信方式選擇跳線的一端與RS-232接口控制芯片的串行數(shù)據(jù)引腳相連，另一端與 RS-485的串行數(shù)據(jù)引腳相連。同一時刻通信方式選擇跳線只能跳接選擇RS-232 與RS-485通信方式之一，RS-232與RS-485輸出至轉(zhuǎn)換模塊的串行通信輸出端子。上述復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路主要由復(fù)雜可編程邏輯器件、JTAG 接口電路組成；32位微控制器的地址、數(shù)據(jù)和控制信號輸出與復(fù)雜可編程邏輯器 件輸入相連，復(fù)雜可編程邏輯器件的地址、數(shù)據(jù)和控制信號輸出與CAN控制及接 口電路中的CAN控制芯片相連，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路的JTAG測試 信號與復(fù)雜可編程邏輯器件的JTAG調(diào)試引腳連接，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控 制電路實(shí)現(xiàn)32位微控制器和CAN控制芯片之間的信號橋梁關(guān)系，通過對可編程邏 輯器件的編程完成CAN接口電平轉(zhuǎn)換控制、信號轉(zhuǎn)換橋控制及時序控制功能，使 32位微控制器的單一指令即可完成對CAN控制芯片的一次完整的讀或?qū)懖僮鳌?br> 上述CAN控制及接口電路主要由CAN控制芯片和CAN接口芯片等組成。CAN 控制芯片的輸入端與可編程邏輯器件的輸出端連接，CAN控制芯片的輸出端與CAN 接口芯片的輸入端連接，CAN接口芯片的輸出端到印制板端子，連接至CAN通信網(wǎng) 絡(luò)。下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。參見圖6，是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖，主要包括32位微控制器最小系統(tǒng)控 制電路1、以太網(wǎng)通信控制電路2、串行通信控制電路3、復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD 控制電路4、 CAN控制及接口電路5、加之嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)軟件，其中，32位 微控制器最小系統(tǒng)控制電路1的串行接口分別與串行通信控制電路3中的串行通 信接口 31 34相接，32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路1的以太網(wǎng)通信口與以太網(wǎng) 通信控制電路2相接，32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路1通過地址、數(shù)據(jù)、控制 總線與復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路4相接，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控 制電路4通過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與CAN控制及接口電路5相接，CAN控制及接 口電路5的出口接外部的CAN通訊網(wǎng)絡(luò)。32位微控制器能過實(shí)現(xiàn)控制局域網(wǎng)CAN 與串行通信網(wǎng)絡(luò)之間，及局域網(wǎng)CAN與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及收發(fā)。圖1是本發(fā)明轉(zhuǎn)接模塊32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路圖，其中Ul是的 ATMEL公司基于ARM9內(nèi)核的32位微控制器AT91RM9200芯片，是本實(shí)用新型CAN 轉(zhuǎn)接模塊的核心器件，在主頻180MHz時處理能力可達(dá)200MIPS (每秒執(zhí)行百萬條 指令數(shù))，其自身包含4個UART (通用異步收發(fā)器)串口， 一個10M/100M網(wǎng)絡(luò)接 口，主要作用是完成對CAN網(wǎng)絡(luò)、串口的操作，以及規(guī)約轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的打包拆包 等數(shù)據(jù)處理；FLASH存儲器U2，采用ATMEL的AT49BV320，容量為32MBit; SDRAM 存儲器U3、 U4，選用現(xiàn)代的HY57V281620芯片，容量為128Mbit;低壓差穩(wěn)壓器 U5、 U6，其中低壓差穩(wěn)壓器U5為SPX-3.3V為系統(tǒng)提供3.3V電壓，低壓差穩(wěn)壓器 U6為SPX-1. 8V，為32位微控制器AT91RM9200芯片Ul提供內(nèi)核供電電壓1. 8V; U7為復(fù)位芯片，選用MAX6316，輸入連接至復(fù)位按鍵和復(fù)雜可編程邏輯器件控制 電路，輸出至32位微控制器AT91RM9200芯片U1的復(fù)位輸入引腳，可以實(shí)現(xiàn)手動 復(fù)位輸入和系統(tǒng)上電。上述32位微控制器AT91RM9200的數(shù)據(jù)、地址、控制控制 信號線分別與FLASH存儲器U2、 SDRAM存儲器U3、 U4芯片的數(shù)據(jù)、地址總線和相 應(yīng)的控制信號線相連。上述32位微控制器U1、 FLASH存儲器U2、 SDRAM存儲器U3 與U4、低壓差穩(wěn)壓器U5與U6、復(fù)位芯片U7組成了本發(fā)明的最小嵌入式系統(tǒng)，是
系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的前提。圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)接模塊的以太網(wǎng)通信控制電路，以太網(wǎng)PHY芯片U8選用 DM9161實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的物理層控制，DM9161與32位微控制器U1之間采用MII(Media Ind印endent Interface,媒質(zhì)獨(dú)立接口)接口， Y3為50MHz的有源晶體振蕩器， 為32位微控制器Ul和網(wǎng)絡(luò)PHY控制芯片U8提供接口的時鐘基準(zhǔn)。32位微控制器 Ul的輸出經(jīng)過電阻、電容匹配后連接至網(wǎng)絡(luò)接口 P2，網(wǎng)絡(luò)接口P2是具有隔離變 壓器的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口，型號為冊911103A，網(wǎng)絡(luò)接口P2還提供了指示燈，用來指 示鏈路與數(shù)據(jù)的狀態(tài)。圖3是本發(fā)明轉(zhuǎn)接模塊的串行通信控制電路，實(shí)現(xiàn)電源隔離及4路RS-232、 RS-485串行通信接口電路控制。U13為DC/DC隔離電源DCP010105，將系統(tǒng)的VDD50 電源隔離后產(chǎn)生獨(dú)立的5V電源AIVDD50，提供給光電隔離芯片、RS-485及RS-232 芯片，這樣防止外部接口的電源影響轉(zhuǎn)接模塊的系統(tǒng)電源。U14-U16、 U19-U21、 U23-25、 U28-U30為高速光耦6N137,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)串行數(shù)據(jù)到串行接口芯片的隔離。 U17、 U22、 U26、 U31為工業(yè)級RS-485接口芯片SN65LBC184, U18、 U27為RS-232 接口控制芯片MAX232。電路中的跳線用來選擇通信方式，可以根據(jù)工程實(shí)際的應(yīng) 用要求分別設(shè)定為RS-485方式或RS-232方式。圖4是本發(fā)明轉(zhuǎn)接模塊的雜可編程邏輯器件CPLD控制電路采用Xilimc公司 的X95108可編程邏輯器件U9來實(shí)現(xiàn)，可以通過JTAG編程接口電路下載程序到 CPLD內(nèi)。由于32位微控制器AT91RM9200芯片為3. 3V供電，而CAN控制芯片SJAIOOO 為5V供電，所以為了使控制更加可靠，必須增加電平轉(zhuǎn)換，而此CPLD芯片IO為 3. 3V供電時，其可以接收5V輸入，所以可以用其來實(shí)現(xiàn)32位微控制器AT91RM9200 和CAN的接口的電平轉(zhuǎn)換功能。由于CAN控制芯片SJA1000為數(shù)據(jù)地址總線復(fù)用， 而32位微控制器AT91RM9200芯片自身是地址數(shù)據(jù)并行總線，不帶有地址鎖存信 號，常見方法是采用2次控制來實(shí)現(xiàn)對CAN接口芯片的一次完整的讀或?qū)懣刂疲?而為了提高對CAN控制效率，本實(shí)用新型在CPLD中增加了 SJA1000的時序配合及 轉(zhuǎn)換橋功能，使32位微控制器一條指令即可完成對SJA1000的一次完整控制，提 高了通信效率。圖5是本發(fā)明轉(zhuǎn)接模塊的CAN控制及接口電路，途中CAN控制芯片U10采用 Philips公司的SJAIOOO，其接口芯片Ull采用82C250。 SJA1000具有基本CAN (BasicCAN)工作模式和增強(qiáng)CAN ( PeliCAN)工作模式，其主要特性為支持CAN2. OB
協(xié)議擴(kuò)展，具有64字節(jié)接受緩沖器(FIF0型)，支持11位和29位識別碼，通信位 速率最高可達(dá)1Mbits/s，支持多種32位微控制器接口，具有可編程的CAN輸出驅(qū) 動器配置，此芯片是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛、較為成熟的CAN接口控制芯片。最后應(yīng)說明，本發(fā)明的實(shí)施僅用于說明技術(shù)方案而非限制。以上對本實(shí)用新 型進(jìn)行了詳細(xì)說明，使普通技術(shù)人員也可以理解，并且其依然可以對本實(shí)用新型 所揭示的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換。而一切不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的 精神和范圍的修改和替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1. 一種基于32位微控制器的控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊，其特征在于該模塊包括32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路(1)、以太網(wǎng)通信控制電路(2)、串行通信 控制電路(3)、復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路(4) 、 CAN控制及接口電路 (5);其中，32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路(1)的串行通信接口分別與串行 通信控制電路(3)中的串行通信接口相接，32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路(1) 的以太網(wǎng)通信口與以太網(wǎng)通信控制電路(2)相接，32位微控制器最小系統(tǒng)控制電 路(1)通過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路(4)相 接，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路(4)通過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與CAN 控制及接口電路(5)相接，CAN控制及接口電路(5)的出口接外部的CAN通訊網(wǎng) 絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于32位微控制器的控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊，其 特征在于32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路(1)主要由基于ARM內(nèi)核的32位微 控制器(Ul) 、 FLASH存儲器(U2) 、 SDRAM存儲器(U3、 U4)、復(fù)位控制電路、 電源供給電路及其相應(yīng)配套的電阻電容器件組成；基于ARM內(nèi)核的32位微控制器(Ul)的數(shù)據(jù)總線與FLASH存儲器(U2)的數(shù)據(jù)線互連，基于ARM內(nèi)核的32位微 控制器(Ul)的地址和控制信號的輸出端與FLASH存儲器(U2)的地址和控制信 號輸入端相連；基于ARM內(nèi)核的32位微控制器(Ul)的數(shù)據(jù)總線與SDRAM存儲器(U3、 U4)的數(shù)據(jù)互連，基于ARM內(nèi)核的32位微控制器(Ul)的地址和控制信號 的輸出端與SDRAM存儲器(U3、 U4)的地址和控制信號輸入端相連；復(fù)位控制電 路的輸出端接至基于ARM內(nèi)核的32位微控制器(Ul)的復(fù)位輸入端，復(fù)位電路的 觸發(fā)端與按鍵及復(fù)雜可編程邏輯器件(U9)相連，實(shí)現(xiàn)手動復(fù)位及系統(tǒng)上電自動 復(fù)位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于32位微控制器的控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊，其 特征在于以太網(wǎng)通信控制電路(2)主要由以太網(wǎng)PHY控制芯片(U8)、有源晶 體振蕩器(Y3)及帶有隔離變壓器的網(wǎng)絡(luò)接口端子(P2)組成；以太網(wǎng)PHY芯片 (U8)的輸入端與32位微控制器(Ul )的介質(zhì)訪問控制MAC接口引腳相連，其輸 出端與帶有隔離變壓器的網(wǎng)絡(luò)接口端子(P2)相連，有源晶體振蕩器(Y3)的輸 出端與以太網(wǎng)PHY芯片(U8)的時鐘輸入引腳相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于32位微控制器的控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊，其 特征在于串行通信控制電路(3)主要由高速光電隔離芯片(U14 U16、 U19 U21、 U23 U25、 U28 U30) 、 DC/DC隔離電源(U13) 、 RS-232接口控制芯片(U18、 U27) 、 RS-485控制芯片(U17、 U22、 U26、 U31)、通信方式選擇跳線(JP5 JP16) 及相應(yīng)配套的電阻電容器件組成；高速光電隔離芯片的輸入端與32位微控制器(Ul)的串行通信接口引腳相連，高速光電隔離芯片輸出端的接收數(shù)據(jù)信號與接 收信號方式選擇跳線(JP5、 JP8、 JPll、 JP14)中間引腳相連，通信方式選擇跳 線(JP6、 JP7、 JP9、 JPIO、 JP12、 JP13、 JP15、 JP16)的一端與RS-232接口控 制芯片(U18、 U27)的串行數(shù)據(jù)引腳相連，另一端與RS-485 (U17、 U22、 U26、 U31) 的串行數(shù)據(jù)引腳相連，同一時刻通信方式選擇跳線只能跳接選擇RS-232與RS-485 通信方式之一，RS-232與RS-485輸出至轉(zhuǎn)換模塊的串行通信輸出端子(P1A、P1B)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于32位微控制器的控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊，其 特征在于復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路(4)主要由復(fù)雜可編程邏輯器件(U9) 、 JTAG接口電路(JD2)組成；32位微控制器的地址、數(shù)據(jù)和控制信號輸 出與復(fù)雜可編程邏輯器件(U9)輸入相連，復(fù)雜可編程邏輯器件(U9)的地址、 數(shù)據(jù)和控制信號輸出與CAN控制及接口電路(5)中的CAN控制芯片(U10)相連， 復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路(4)的JTAG測試信號與復(fù)雜可編程邏輯器件(U9)的JTAG調(diào)試引腳連接，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路(4)實(shí)現(xiàn)32 位微控制器和CAN控制芯片之間的信號橋梁關(guān)系，通過對可編程邏輯器件的編程 完成CAN接口電平轉(zhuǎn)換控制、信號轉(zhuǎn)換橋控制及時序控制功能，使32位微控制器 的單一指令即可完成對CAN控制芯片的一次完整的讀或?qū)懖僮鳌?br> 6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于32位微控制器的控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊，其 特征在于CAN控制及接口電路(5)主要由CAN控制芯片(U10)和CAN接口芯片(U11)組成；CAN控制芯片(U10)的輸入端與可編程邏輯器件(U9)的輸出端連 接，CAN控制芯片(U10)的輸出端與CAN接口芯片(U11)的輸入端連接，CAN接 口芯(U11)的輸出端到印制板端子，連接至CAN通信網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
一種基于32位微控制器的控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊涉及電廠ECS(電氣控制系統(tǒng))或變電站綜合自動化系統(tǒng)中的CAN(控制局域網(wǎng))轉(zhuǎn)接模塊，特別是用于通信管理機(jī)中基于32位微控制器的控制局域網(wǎng)轉(zhuǎn)接模塊。該模塊中32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路(1)的串行通信接口分別與串行通信控制電路(3)中的串行通信接口相接，32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路(1)的以太網(wǎng)通信口與以太網(wǎng)通信控制電路(2)相接，32位微控制器最小系統(tǒng)控制電路(1)通過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路(4)相接，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD控制電路通過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與CAN控制及接口電路(5)相接，CAN控制及接口電路的出口接外部的CAN通訊網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號G05B19/418GK101145054SQ20071013258
公開日2008年3月19日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者馮偉江, 俊 劉, 兵 李, 楊曉松, 王永生, 健 黃 申請人:江蘇金智科技股份有限公司