專利名稱：控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器，屬于現(xiàn)場總線傳輸領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在工業(yè)控制、智能樓宇、設(shè)備監(jiān)控等領(lǐng)域都應(yīng)用了現(xiàn)場總線技術(shù)?？刂破骶钟蚓W(wǎng)(以下簡稱CAN)總線是一種廉價(jià)的現(xiàn)場總線，在很多場合得到廣泛應(yīng)用。其最大的特點(diǎn)是采用無破壞仲裁技術(shù)，可以保證網(wǎng)絡(luò)即使在重負(fù)載情況下，也保持最大的吞吐量。
CAN總線通常采用雙絞線傳輸，目前CAN節(jié)點(diǎn)通訊一般直接通過與總線段相連的CAN收發(fā)器進(jìn)行傳輸，尚存在以下缺點(diǎn)收發(fā)器電氣特性限制了一個(gè)CAN網(wǎng)段的節(jié)點(diǎn)數(shù)目不能超過110個(gè)；傳輸線特性限制了實(shí)際傳輸距離不能達(dá)到理論極限；總線上的故障會影響所有節(jié)點(diǎn)之間的通信。
CAN總線協(xié)議定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的標(biāo)準(zhǔn)，因此在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)中繼，都能達(dá)到擴(kuò)展CAN總線傳輸距離和增加節(jié)點(diǎn)數(shù)目的目的。但采用數(shù)據(jù)鏈路層中繼擴(kuò)展CAN總線的方法，需要由MCU控制，并要有CAN控制器和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，線路復(fù)雜，只能針對某一頻率。還存在一個(gè)重大缺陷，即破壞了CAN總線發(fā)送節(jié)點(diǎn)與最終接收節(jié)點(diǎn)的位應(yīng)答機(jī)制，使發(fā)送方無法通過應(yīng)答位判斷最終接收節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)接收數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器，以實(shí)現(xiàn)在擴(kuò)展CAN總線傳輸距離和增加總線節(jié)點(diǎn)數(shù)目，并隔離短路故障的同時(shí)，可保持?jǐn)?shù)據(jù)包的全透明傳輸，不破壞CAN總線發(fā)送節(jié)點(diǎn)與最終接收節(jié)點(diǎn)的位應(yīng)答機(jī)制。
本實(shí)用新型的控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器包括第一CAN收發(fā)器、第二CAN收發(fā)器、第一單穩(wěn)觸發(fā)器、第二單穩(wěn)觸發(fā)器、第一或非門、第二或非門、第一與非門和第二與非門，第一CAN收發(fā)器的輸入端與第一總線段連接，第一CAN收發(fā)器的一個(gè)輸出端與第一或非門及第一單穩(wěn)觸發(fā)器的一個(gè)輸入端共接，第一CAN收發(fā)器的另一個(gè)輸出端與第二與非門的輸出端相連，第二CAN收發(fā)器的輸入端與第二總線段連接，第二CAN收發(fā)器的一個(gè)輸出端與第二或非門及第二單穩(wěn)觸發(fā)器的一個(gè)輸入端共接，第二CAN收發(fā)器的另一個(gè)輸出端與第一與非門的輸出端相連，第一或非門的另一個(gè)輸入端與第二或非門的輸出端及第二與非門一個(gè)輸入端共接，第二或非門的另一個(gè)輸入端與第一或非門的輸出端及第一與非門一個(gè)輸入端共接，第一與非門的另一個(gè)輸入端與第二單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出端相連，第二與非門的另一個(gè)輸入端與第一單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出端相連。
本實(shí)用新型的控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器的工作原理CAN總線傳輸有兩種狀態(tài)，顯性(0，即高電平)和隱性(1，即低電平)，由第一、第二CAN收發(fā)器將線路信號轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬰娖剑壿嬰娐房刂苽鬏敺较蚝颓袚Q死區(qū)時(shí)間。當(dāng)?shù)谝豢偩€段和第二總線段均為隱性時(shí)，第一CAN收發(fā)器和第二CAN收發(fā)器均發(fā)送隱性信號；當(dāng)?shù)谝豢偩€段為隱性，第二總線段為顯性時(shí)，第一CAN收發(fā)器發(fā)送顯性信號而第二CAN收發(fā)器發(fā)送隱性信號；當(dāng)?shù)诙偩€段為隱性，第一總線段為顯性時(shí)，第一CAN收發(fā)器發(fā)送隱性信號而第二CAN收發(fā)器發(fā)送顯性信號；當(dāng)?shù)谝豢偩€段和第二總線段均為顯性時(shí)，第一CAN收發(fā)器或第二CAN收發(fā)器其中之一發(fā)送顯性信號；發(fā)明中的第一單穩(wěn)觸發(fā)器和第二單穩(wěn)觸發(fā)器可防止從發(fā)送顯性信號到發(fā)送隱性信號過程中發(fā)生振蕩。
本實(shí)用新型的控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器適合于各種速率的通信；具有保持?jǐn)?shù)據(jù)透明傳輸，增加傳輸距離和節(jié)點(diǎn)數(shù)，隔離短路故障等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)其中一路短路不會影響另一路的信號傳輸。


圖1是控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器構(gòu)成原理圖；圖2是控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器一種具體電路圖。
具體實(shí)施方法參照圖1，本實(shí)用新型的控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器包括第一CAN收發(fā)器U1、第二CAN收發(fā)器U2、第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3、第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4、第一或非門U5、第二或非門U6、第一與非門U7和第二與非門U8。第一CAN收發(fā)器U1的輸入端與第一總線段A連接，第一CAN收發(fā)器U1的一個(gè)輸出端RD1與第一或非門U5及第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3的一個(gè)輸入端共接，第一CAN收發(fā)器U1的另一個(gè)輸出端TD1與第二與非門U8的輸出端相連，第二CAN收發(fā)器U2的輸入端與第二總線段B連接，第二CAN收發(fā)器U2的一個(gè)輸出端RD2與第二或非門U6及第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4的一個(gè)輸入端共接，第二CAN收發(fā)器U2的另一個(gè)輸出端TD2與第一與非門U7的輸出端相連，第一或非門U5的另一個(gè)輸入端與第二或非門U6的輸出端及第二與非門U8一個(gè)輸入端共接，第二或非門U6的另一個(gè)輸入端與第一或非門U5的輸出端及第一與非門U7一個(gè)輸入端共接。第一或非門U5和第二或非門U6構(gòu)成RS觸發(fā)器，保證U5和U6的輸出狀態(tài)最多有一個(gè)為“1”，防止第一CAN收發(fā)器U1的輸出端TD1和第二CAN收發(fā)器U2的輸出端TD2同時(shí)為“0”，避免內(nèi)部產(chǎn)生“死鎖”。第一與非門U7的另一個(gè)輸入端與第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4的輸出端相連，第二與非門U8的另一個(gè)輸入端與第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3的輸出端相連。第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3和第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4均采用上跳沿觸發(fā)方式，時(shí)間常數(shù)由觸發(fā)器的RC決定。
本實(shí)用新型中，所說的第一CAN收發(fā)器U1和第二CAN收發(fā)器U2可采用82C250、82C251、TJA1040或TJA1050；第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3和第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4可采用LM555、LM556或74LS(HC)123；第一或非門U5和第二或非門U6可采用74LS(HC)02或74LS(HC)28；第一與非門U7和第二與非門U8可采用74LS(HC)00、74LS(HC)01或74LS(HC)03。
圖2是控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器一種具體電路實(shí)例，此例中，第一CAN收發(fā)器U1和第二CAN收發(fā)器U2均采用82C250，第一單穩(wěn)觸發(fā)器U3和第二單穩(wěn)觸發(fā)器U4均采用74LS123，第一或非門U5和第二或非門U6均采用74LS02，第一與非門U7和第二與非門U8均采用74LS00。
權(quán)利要求1.控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器，包括第一CAN收發(fā)器(U1)和第二CAN收發(fā)器(U2)，其特征是還包括邏輯控制電路，該邏輯控制電路包括第一單穩(wěn)觸發(fā)器(U3)、第二單穩(wěn)觸發(fā)器(U4)、第一或非門(U5)、第二或非門(U6)、第一與非門(U7)和第二與非門(U8)，第一CAN收發(fā)器(U1)的輸入端與第一總線段(A)連接，第一CAN收發(fā)器(U1)的一個(gè)輸出端(RD1)與第一或非門(U5)及第一單穩(wěn)觸發(fā)器(U3)的一個(gè)輸入端共接，第一CAN收發(fā)器(U1)的另一個(gè)輸出端(TD1)與第二與非門(U8)的輸出端相連，第二CAN收發(fā)器(U2)的輸入端與第二總線段(B)連接，第二CAN收發(fā)器(U2)的一個(gè)輸出端(RD2)與第二或非門(U6)及第二單穩(wěn)觸發(fā)器(U4)的一個(gè)輸入端共接，第二CAN收發(fā)器(U2)的另一個(gè)輸出端(TD2)與第一與非門(U7)的輸出端相連，第一或非門(U5)的另一個(gè)輸入端與第二或非門(U6)的輸出端及第二與非門(U8)一個(gè)輸入端共接，第二或非門(U6)的另一個(gè)輸入端與第一或非門(U5)的輸出端及第一與非門(U7)一個(gè)輸入端共接，第一與非門(U7)的另一個(gè)輸入端與第二單穩(wěn)觸發(fā)器(U4)的輸出端相連，第二與非門(U8)的另一個(gè)輸入端與第一單穩(wěn)觸發(fā)器(U3)的輸出端相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開的控制器局域網(wǎng)(CAN)總線物理中繼器包括CAN收發(fā)器和邏輯控制電路，其中CAN收發(fā)器用于將線路信號轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬰娖?，邏輯電路控制傳輸方向和切換死區(qū)時(shí)間。本實(shí)用新型的控制器局域網(wǎng)總線物理中繼器適合于各種速率的通信，具有保持?jǐn)?shù)據(jù)透明傳輸，增加傳輸距離和節(jié)點(diǎn)數(shù)，隔離短路故障等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)其中一路短路不會影響另一路的信號傳輸。
文檔編號H04L12/40GK2777859SQ200520100349
公開日2006年5月3日 申請日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月27日
發(fā)明者吳建德 申請人:浙江大學(xué)