專利名稱：四路串行總線與四路can總線轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四路串行總線與四路CAN總線轉(zhuǎn)換電路，屬于電路技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上的UART串行總線與CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換大都通過(guò)模塊化組裝來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且基本上只是單路UART對(duì)單路CAN總線進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這種模塊化組裝的缺點(diǎn)是電路體積大、成本高、可靠性低、應(yīng)用不靈活，不能滿足多路串行總線與CAN轉(zhuǎn)換的使用需求。1、如中國(guó)專利號(hào)為200820174181. X的通用多串行總線轉(zhuǎn)換裝置，該裝置就是通過(guò)微控制器、CAN總線接ロ單元、RS232及RS485接ロ單元等元器件組裝在一起的，體積龐大，應(yīng)用不靈活。2、如浙江カ嘉電子科技有限公司的CAN與UART協(xié)議轉(zhuǎn)換器模塊，它雖有兩個(gè)通道，向上通道為CAN接ロ，向下通道為RS232與RS485協(xié)議接ロ，但其也是模塊化結(jié)構(gòu)，外形尺寸為 16. 8cm X IlcmX 3. 7cm 3、如北京申聯(lián)機(jī)電技術(shù)有限公司的CAN轉(zhuǎn)串ロ協(xié)議轉(zhuǎn)換器，它內(nèi)部集成了 I路CAN 一 bus接ロ、I路RS232接ロ，還有個(gè)DB9針的管理ロ，可以利用CAN — bus與RS232進(jìn)行協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換，它的外形尺寸為14cmX 12cmX4. 5cm。該串行總線與CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換器也是模塊化的結(jié)構(gòu)，體積相當(dāng)大，應(yīng)用很不方便。4、如中國(guó)專利號(hào)為CN200820188879. 7的UART接ロ轉(zhuǎn)CAN_bus網(wǎng)絡(luò)模塊，雖然已經(jīng)形成了單片封裝，但還是模塊化結(jié)構(gòu)，大小也類似于ー個(gè)DIP28的電路，并且串行接ロ也只有I路，價(jià)格也比較昂貴，不能滿足多路串行總線與CAN轉(zhuǎn)換的要求
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種四路串行總線與四路CAN總線轉(zhuǎn)換電路，可以實(shí)現(xiàn)多路UART串行總線與多路CAN總線之間的相互轉(zhuǎn)換，能以硬件方式實(shí)現(xiàn)透明轉(zhuǎn)換，降低數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換延遲，延長(zhǎng)數(shù)據(jù)傳輸距離，提高傳輸速率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種四路串行總線與四路CAN總線轉(zhuǎn)換電路，其特征是，包括
四通道UART串行模塊；
四通道CAN總線模塊；
對(duì)UART串行模塊進(jìn)行初始化的UART邏輯控制單元；
對(duì)CAN總線模塊進(jìn)行初始化的CAN邏輯控制単元；
與UART邏輯控制単元、CAN邏輯控制單元傳遞數(shù)據(jù)的主控制器；
控制UART串行模塊串行傳輸波特率的時(shí)鐘單元和波特率控制器；
所述UART串行模塊包括四個(gè)通道的串并轉(zhuǎn)換器和四路FIFO控制器，UART串行模塊將串行輸入數(shù)據(jù)送入所述串并轉(zhuǎn)換器進(jìn)行串一并轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的并行數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的FIFO控制器中，同時(shí)通知主控制器將該FIFO控制器中數(shù)據(jù)送入CAN總線模塊，并由CAN邏輯控制單兀輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果；
所述CAN總線模塊包括四個(gè)通道的CAN控制器，每個(gè)CAN控制器均含有獨(dú)立的FIFO控制器，CAN模塊接收輸入的CAN總線數(shù)據(jù)，并對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，將解算結(jié)果存入相應(yīng)通道的FIFO控制器中，同時(shí)通知主控制器將該FIFO控制器中的數(shù)據(jù)送入U(xiǎn)ART串行模塊，通過(guò)所述串并轉(zhuǎn)換器對(duì)并行數(shù)據(jù)進(jìn)行井一串轉(zhuǎn)換，并由UART邏輯控制單元輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。所述UART邏輯控制単元包含四個(gè)分別控制所述UART串行模塊進(jìn)行四個(gè)通道的選擇的端ロ，還包含四個(gè)可接收串行數(shù)據(jù)的端口和四個(gè)可輸出串行數(shù)據(jù)的端ロ。所述CAN邏輯控制単元包含四個(gè)分別控制所述CAN總線模塊進(jìn)行四個(gè)通道的選擇的端ロ，還包含四個(gè)可接收并行數(shù)據(jù)的端口和四個(gè)可輸出并行數(shù)據(jù)的端ロ。所述UART邏輯控制單元具有一 SUC端ロ，由所述SUC端ロ控制選擇對(duì)UART串行模塊或CAN總線模塊初始化。所述UART串行模塊轉(zhuǎn)換完成數(shù)據(jù)后，由UART邏輯控制単元的端ロ INTU信號(hào)指示轉(zhuǎn)換結(jié)果。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果
本發(fā)明的電路主要實(shí)現(xiàn)四路UART串行數(shù)據(jù)與四路CAN總線數(shù)據(jù)間的透明轉(zhuǎn)換，多個(gè)通道能夠同時(shí)進(jìn)行傳輸轉(zhuǎn)換，也可以嵌入到具有UART接ロ或CAN接ロ的設(shè)備中，在不需要改變?cè)杏布Y(jié)構(gòu)的前提下使設(shè)備獲得CAN — bus或UART通訊接ロ，實(shí)現(xiàn)具有UART設(shè)備和CAN 一 bus網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通訊。該電路實(shí)現(xiàn)了多路UART與多路CAN總線之間的半導(dǎo)體集成，很好的解決了總線協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊體積大、成本高、靈活性低等問(wèn)題，而且電路能以硬件方式實(shí)現(xiàn)透明轉(zhuǎn)換，有效降低了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換延遲，提高傳輸速率。


圖1是本發(fā)明的電路設(shè)計(jì)框 圖2默認(rèn)情況下UART至CAN轉(zhuǎn)換選擇；
圖3當(dāng)S_CAN信號(hào)為高電平時(shí)的UART至CAN轉(zhuǎn)換選擇；
圖4默認(rèn)情況下CAN至UART轉(zhuǎn)換選擇；
圖5當(dāng)S_CAN信號(hào)為高電平時(shí)的CAN至UART轉(zhuǎn)換選擇。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。四路串行總線與四路CAN總線轉(zhuǎn)換電路主要是將UART串行總線與CAN總線進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。電路內(nèi)部含有四路UART串行通道和四路CAN總線通道，多路UART串行通道可以同時(shí)輸入串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAN總線協(xié)議數(shù)據(jù)，從四路CAN總線通道中的任意一路或多路輸出；同吋，四路CAN總線通道也可同時(shí)輸入CAN — bus總線數(shù)據(jù)，每個(gè)通道轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的UART串行數(shù)據(jù)，可選擇的從四路UART串行通道輸出。該電路實(shí)現(xiàn)了多路不同總線協(xié)議轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體集成，改變了以往模塊化組裝的缺點(diǎn)，電路具有體積小、可靠性高、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)。
如圖1所示，四路串行總線與四路CAN總線轉(zhuǎn)換電路內(nèi)部主要包括四通道UART串行模塊(簡(jiǎn)稱UART模塊)、四通道CAN總線模塊(簡(jiǎn)稱CAN模塊)、UART邏輯控制單元、CAN邏輯控制単元、主控制器、時(shí)鐘單元和波特率控制器。UART串行模塊包括四個(gè)通道的串并轉(zhuǎn)換器和四路FIFO控制器，每個(gè)通道均能獨(dú)立的處理串行數(shù)據(jù)。當(dāng)外部有串行數(shù)據(jù)輸入?yún)?，UART模塊將RXDl RXD4中的串行輸入數(shù)據(jù)送入串并轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行串一并轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的并行數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的FIFO控制器中，同時(shí)通知主控制器將FIFO控制器中數(shù)據(jù)送入CAN模塊，在CAN模塊中轉(zhuǎn)換成CAN_bus數(shù)據(jù)從TXl TX4端ロ輸出，其中端ロ CS_U1 CS_U4分別控制UART模塊四個(gè)通道的選擇，端ロCS_C1 CS_C4分別控制CAN模塊的四個(gè)通道。在CAN-bus數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，端ロ INTC信號(hào)可以指示轉(zhuǎn)換結(jié)果。CAN模塊包括四個(gè)通道的CAN控制器，每個(gè)CAN控制器均含有獨(dú)立的FIFO。當(dāng)外部有CAN-bus總線數(shù)據(jù)輸入?yún)?，CAN模塊接收RXl RX4端輸入的CAN總線數(shù)據(jù)，并對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，將解算結(jié)果存入相應(yīng)通道的FIFO中，同時(shí)通知主控制器CAN模塊的FIFO中有數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)換，主控制器將數(shù)據(jù)送入U(xiǎn)ART模塊，通過(guò)串并轉(zhuǎn)換器對(duì)并行數(shù)據(jù)進(jìn)行井一串的轉(zhuǎn)換，最終從TXDl TXD4輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。同樣，端ロ CS_U1 CS_U4分別控制UART模塊四個(gè)通道的選擇，端ロ CS_C1 CS_C4分別控制CAN模塊的四個(gè)通道。在UART串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，端ロ INTU信號(hào)可以指示轉(zhuǎn)換結(jié)果。時(shí)鐘單元和波特率控制器主要控制UART模塊的串行傳輸波特率，可以通過(guò)ADO AD7來(lái)設(shè)置電路傳輸波特率。UART邏輯控制単元主要對(duì)UART串行通道進(jìn)行初始化，包括設(shè)置串行數(shù)據(jù)傳輸波特率、數(shù)據(jù)字長(zhǎng)、校驗(yàn)位、停止位等等。CAN邏輯控制単元主要對(duì)CAN模塊進(jìn)行初始化，包括CAN模式選擇、設(shè)置時(shí)鐘分頻寄存器、設(shè)置驗(yàn)收碼寄存器、設(shè)計(jì)驗(yàn)收屏蔽寄存器、設(shè)置總線定時(shí)寄存器、設(shè)置輸出控制寄存器等等。工作過(guò)程
在接收UART串行數(shù)據(jù)和CAN總線數(shù)據(jù)前，首先要進(jìn)行初始化處理，當(dāng)端ロ SUC信號(hào)為高電平時(shí)，由UART邏輯控制單元進(jìn)行UART模塊的初始化，設(shè)置串行數(shù)據(jù)波特率、數(shù)據(jù)字長(zhǎng)、奇偶校驗(yàn)位、停止位等等；當(dāng)端ロ SUC信號(hào)為低電平吋，由CAN邏輯控制單元進(jìn)行CAN模塊初始化，設(shè)置CAN模式選擇、時(shí)鐘分頻寄存器、設(shè)置驗(yàn)收碼寄存器、設(shè)計(jì)驗(yàn)收屏蔽寄存器、設(shè)置總線定時(shí)寄存器、設(shè)置輸出控制寄存器等等。在初始化工作完成后，才可以接收UART串行數(shù)據(jù)或CAN總線數(shù)據(jù)。在初始化完成后，當(dāng)UART模塊的RXDl RXD4端ロ只有一路串行數(shù)據(jù)輸入?yún)?，如圖2所示，設(shè)置UART通道選擇信號(hào)CS_U1 CS_U4，若CS_U1信號(hào)有效，則可接收RXDl通道的串行數(shù)據(jù)；若CS_U2信號(hào)有效，則可接收RXD2通道的串行數(shù)據(jù)，以此類推。當(dāng)串行數(shù)據(jù)接收完成后，在相應(yīng)UART通道中進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的并行數(shù)據(jù)存入各自通道的FIFO中，同時(shí)通知主控制器有數(shù)據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 在主控制器將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAN總線數(shù)據(jù)后，從相應(yīng)CAN模塊通道的TX端ロ輸出。TXl TX4端ロ通過(guò)設(shè)置CAN通道選擇信號(hào)CS_Cl CS_C4來(lái)控制，若CS_C1信號(hào)有效，則將轉(zhuǎn)換的CAN總線數(shù)據(jù)從TXl端ロ輸出；若CS_C2信號(hào)有效，則將轉(zhuǎn)換的CAN總線數(shù)據(jù)從TX2端ロ輸出，以此類推。
當(dāng)UART模塊的RXDl RXD4端ロ同時(shí)有多路串行數(shù)據(jù)輸入時(shí)，設(shè)置UART通道選擇信號(hào)CS_U1 CS_U4，在各自通道中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終轉(zhuǎn)換成CAN總線數(shù)據(jù)。由于同時(shí)有多路串行數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，當(dāng)S_CAN信號(hào)為低電平吋，默認(rèn)UARTl通道的數(shù)據(jù)從CANl通道輸出；UART2通道的數(shù)據(jù)從CAN2通道輸出，以此類推。當(dāng)S_CAN信號(hào)為高電平時(shí)，如圖3所示，多路UART轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)從CAN通道TXl TX4的其中某ー個(gè)通道輸出，通道選擇由CS_Cl CS_C4來(lái)控制，輸出的UART串行數(shù)據(jù)按照通道I在前，通道2其后，通道4最后的順序輸出，即默認(rèn)UART模塊通道I優(yōu)先級(jí)最高，通道4優(yōu)先級(jí)最低。在初始化完成后，當(dāng)CAN總線輸入端ロ RXl RX4有一路總線數(shù)據(jù)輸入?yún)迹鐖D4所示，設(shè)置CAN總線通道選擇信號(hào)CS_C1 CS_C4，若CS_C1信號(hào)有效，則可接收RXl端ロ的CAN總線數(shù)據(jù)；若CS_C2信號(hào)有效，則可接收RX2端ロ的CAN總線數(shù)據(jù)，以此類推。當(dāng)CAN總線數(shù)據(jù)接收完成后，在CAN相應(yīng)的模塊通道中進(jìn)行處理，將CAN總線數(shù)據(jù)解算成并行數(shù)據(jù)存入FIFO中，并通知主控模塊FIFO中有數(shù)據(jù)需要處理，主控模塊將數(shù)據(jù)送入U(xiǎn)ART邏輯控制單元，進(jìn)行并行一串行轉(zhuǎn)換，最終從TXDl TXD4端ロ輸出串行數(shù)據(jù)，UART串行輸出通道由CS_U1 CS_U4選擇控制。當(dāng)CAN總線輸入端ロ RXl RX4有多路總線數(shù)據(jù)同時(shí)輸入時(shí)，若S_CAN信號(hào)為低電平吋，默認(rèn)CAN總線RXl通道數(shù)據(jù)從TXDl通道轉(zhuǎn)換輸出，RX2通道數(shù)據(jù)從TXD2通道轉(zhuǎn)換輸出，以此類推。當(dāng)S_CAN信號(hào)為高電平時(shí)，如圖5所示，多個(gè)CAN總線通道轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從TXDl TXD4其中某個(gè)端ロ輸出，UART通道選擇信號(hào)由CS_U1 CS_U4來(lái)控制，CAN總線數(shù)據(jù)輸出順序?yàn)镽Xl通道數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí) 最高，RX4通道數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)最低。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種四路串行總線與四路CAN總線轉(zhuǎn)換電路，其特征是，包括 四通道UART串行模塊； 四通道CAN總線模塊； 對(duì)UART串行模塊進(jìn)行初始化的UART邏輯控制單元； 對(duì)CAN總線模塊進(jìn)行初始化的CAN邏輯控制単元； 與UART邏輯控制単元、CAN邏輯控制單元傳遞數(shù)據(jù)的主控制器； 控制UART串行模塊串行傳輸波特率的時(shí)鐘單元和波特率控制器； 所述UART串行模塊包括四個(gè)通道的串并轉(zhuǎn)換器和四路FIFO控制器，UART串行模塊將串行輸入數(shù)據(jù)送入所述串并轉(zhuǎn)換器進(jìn)行串一并轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的并行數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的FIFO控制器中，同時(shí)通知主控制器將該FIFO控制器中數(shù)據(jù)送入CAN總線模塊，并由CAN邏輯控制單兀輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果； 所述CAN總線模塊包括四個(gè)通道的CAN控制器，每個(gè)CAN控制器均含有獨(dú)立的FIFO控制器，CAN模塊接收輸入的CAN總線數(shù)據(jù)，并對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，將解算結(jié)果存入相應(yīng)通道的FIFO控制器中，同時(shí)通知主控制器將該FIFO控制器中的數(shù)據(jù)送入U(xiǎn)ART串行模塊，通過(guò)所述串并轉(zhuǎn)換器對(duì)并行數(shù)據(jù)進(jìn)行井一串轉(zhuǎn)換，并由UART邏輯控制單元輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四路串行總線與四路CAN總線轉(zhuǎn)換電路，其特征是，所述UART邏輯控制単元包含四個(gè)分別控制所述UART串行模塊進(jìn)行四個(gè)通道的選擇的端ロ，還包含四個(gè)可接收串行數(shù)據(jù)的端口和四個(gè)可輸出串行數(shù)據(jù)的端ロ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四路串行總線與四路CAN總線轉(zhuǎn)換電路，其特征是，所述CAN邏輯控制単元包含四個(gè)分別控制所述CAN總線模塊進(jìn)行四個(gè)通道的選擇的端ロ，還包含四個(gè)可接收并行數(shù)據(jù)的端口和四個(gè)可輸出并行數(shù)據(jù)的端ロ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四路串行總線與四路CAN總線轉(zhuǎn)換電路，其特征是，所述UART邏輯控制單元具有一 SUC端ロ，由所述SUC端ロ控制選擇對(duì)UART串行模塊或CAN總線模塊初始化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四路串行總線與四路CAN總線轉(zhuǎn)換電路，其特征是，所述UART串行模塊轉(zhuǎn)換完成數(shù)據(jù)后，由UART邏輯控制単元的端ロ INTU信號(hào)指示轉(zhuǎn)換結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種四路串行總線與四路CAN總線轉(zhuǎn)換電路，包括四通道UART串行模塊、四通道CAN總線模塊、UART邏輯控制單元、CAN邏輯控制單元、主控制器、時(shí)鐘單元和波特率控制器?？蓪?shí)現(xiàn)四路UART串行數(shù)據(jù)與四路CAN總線數(shù)據(jù)間的透明轉(zhuǎn)換，多個(gè)通道能夠同時(shí)進(jìn)行傳輸轉(zhuǎn)換，也可以嵌入到具有UART接口或CAN接口的設(shè)備中，在不需要改變?cè)杏布Y(jié)構(gòu)的前提下使設(shè)備獲得CAN－bus或UART通訊接口，實(shí)現(xiàn)具有UART設(shè)備和CAN－bus網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通訊。實(shí)現(xiàn)了多路UART與多路CAN總線之間的半導(dǎo)體集成，使總線協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊體積小、成本低、靈活性高，有效降低了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換延遲，提高傳輸速率。
文檔編號(hào)H04L29/06GK103067240SQ20131000137
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者張磊, 汪健, 王少軒, 趙忠惠, 陳亞寧, 王寧, 劉成玉, 余向陽(yáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心