專利名稱：自動(dòng)匹配can總線終端電阻的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及CAN總線通信技術(shù)，尤其涉及自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置。
背景技術(shù)：
控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network，簡稱CAN)總線是一種串行通信、多主傳輸?shù)默F(xiàn)場總線。CAN總線結(jié)構(gòu)上是一對(duì)差分線，一般表示符號(hào)為CANH和CANL，信號(hào)以兩線之間的差分電壓形式出現(xiàn)。通過CAN總線上可以傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)0和1，若通過CAN總線傳輸數(shù)據(jù)0，則CAN總線上的差分電壓接近于0，若通過CAN總線傳輸數(shù)據(jù)1，則CAN總線上的差分電壓大于最小閾值，其中該最小閾值為CAN總線收發(fā)器的參數(shù)值。根據(jù)傳輸線理論， 信號(hào)在傳輸線中傳輸，如果遇到不連續(xù)的傳輸介質(zhì)，會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象，該反射現(xiàn)象的原理與光信號(hào)從一種媒介進(jìn)入另一種媒介會(huì)發(fā)生發(fā)射現(xiàn)象的原理一樣。由于CAN總線收發(fā)器的阻抗都比較高，構(gòu)成CAN總線的一對(duì)差分線是彼此孤立的、沒有連接到一起，這樣，當(dāng)信號(hào)傳輸?shù)紺AN總線中的一條線的末端時(shí)，就會(huì)發(fā)生發(fā)射現(xiàn)象，反射波與信號(hào)波疊加，會(huì)使信號(hào)波形發(fā)生畸變，就會(huì)使CAN總線收發(fā)器接收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，造成通信錯(cuò)誤，可以通過在CAN總線的終端加一個(gè)電阻值與傳輸線的特性阻抗相近的終端電阻消除反射現(xiàn)象。終端電阻的選取需要考慮CAN總線的傳輸線的特性(如長度、電阻率等)、CAN總線接入的節(jié)點(diǎn)數(shù)、各節(jié)點(diǎn)的輸入電阻、CAN總線收發(fā)器的驅(qū)動(dòng)能力、CAN總線上信號(hào)的傳輸速度等問題，所以現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)終端電阻值不是一個(gè)確定值，會(huì)隨著工業(yè)現(xiàn)場的變化而變化， 這樣，工業(yè)現(xiàn)場稍微變化一點(diǎn)，就需要人工計(jì)算需要加入的終端電阻的電阻值，現(xiàn)有技術(shù)中，在CAN總線終端加可調(diào)電阻，將可調(diào)電阻的電阻值調(diào)為人工計(jì)算出的電阻值，然后再根據(jù)實(shí)際通信的成敗情況，人工調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的電阻值，人工計(jì)算需要加入的終端電阻的電阻值比較麻煩，再加上需要通過人工調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的電阻值，導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)中采用的方案費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置。本實(shí)用新型提供的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，包括用于提供接入所述CAN總線的終端電阻的電阻陣列，所述電阻陣列具有多個(gè)電阻開關(guān)單元，每個(gè)所述電阻開關(guān)單元包括一個(gè)電阻和一個(gè)開關(guān)，所述電阻陣列的兩端分別與所述CAN總線的兩條線連接；用于發(fā)送測試所述總線通信是否成功的測試數(shù)據(jù)、根據(jù)測試結(jié)果計(jì)算需要接入所述總線的終端電阻的電阻值、通過控制所述開關(guān)的通斷控制所述電阻陣列中的電阻是否接入所述總線的終端的控制單元，所述控制單元與所述電阻陣列中的各開關(guān)連接；以及用于接收來自所述控制單元的測試數(shù)據(jù)、接收來自所述總線的測試結(jié)果、向所述控制單元發(fā)送測試結(jié)果、向所述總線發(fā)送測試數(shù)據(jù)的收發(fā)器，所述收發(fā)器分別與控制單元和所述CAN總線連接。[0009]如上所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其中，所述開關(guān)采用繼電器。如上所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其中，所述多個(gè)電阻開關(guān)單元串聯(lián)，每個(gè)所述電阻開關(guān)單元中的電阻和開關(guān)并聯(lián)。如上所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其中，所述多個(gè)電阻開關(guān)單元中的多個(gè)電阻的電阻值構(gòu)成一個(gè)最小值為3. 9 Ω，最大值為所述最小值的128倍，公比為2的等比數(shù)列。如上所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其中，還包括用于顯示接入所述總線的終端電阻的電阻值的顯示裝置，所述控制單元還包括用于將所述電阻值轉(zhuǎn)換成使得所述顯示裝置可以顯示所述電阻值的信號(hào)的處理子單元，所述顯示裝置與所述處理子單元連接。如上所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其中，所述顯示裝置為數(shù)碼管顯示裝置。如上所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其中，還包括按鍵模塊，所述控制單元還包括用于根據(jù)所述按鍵模塊的輸出判斷是否開始匹配所述終端的電阻的判斷子單元，所述按鍵模塊與所述判斷子單元連接。本實(shí)用新型通過控制單元和收發(fā)器的配合計(jì)算接入CAN總線的終端電阻的電阻值最優(yōu)值，并通過控制單元對(duì)電阻陣列中的開關(guān)的通斷控制實(shí)現(xiàn)將該最優(yōu)值接入到CAN總線的終端中，不需要人工計(jì)算電阻值，也不需要人工調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，省時(shí)省力。

圖1為本實(shí)用新型自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型電阻陣列的一種結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案。圖1為本實(shí)用新型自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，該裝置包括電阻陣列2、控制單元1、收發(fā)器3。電阻陣列2用于提供接入CAN總線的終端電阻，電阻陣列2具有多個(gè)電阻開關(guān)單元，每個(gè)電阻開關(guān)單元包括一個(gè)電阻和一個(gè)開關(guān)，電阻陣列2的兩端分別與CAN總線的兩條線連接，圖1中示出了電阻陣列2的一種結(jié)構(gòu)圖，多個(gè)電阻開關(guān)單元串聯(lián)，每個(gè)電阻開關(guān)單元中的電阻和開關(guān)并聯(lián)，即每個(gè)電阻對(duì)應(yīng)與一個(gè)開關(guān)并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)電阻開關(guān)單元，多個(gè)電阻開關(guān)單元串聯(lián)構(gòu)成電阻陣列2，該電阻陣列2還有其他的結(jié)構(gòu)圖，具體可以參照?qǐng)D2，圖 2為本實(shí)用新型電阻陣列的一種結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，每個(gè)電阻對(duì)應(yīng)與一個(gè)開關(guān)串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)電阻開關(guān)單元，多個(gè)電阻開關(guān)單元并聯(lián)構(gòu)成電阻陣列2?？刂茊卧?用于發(fā)送測試CAN總線通信是否成功的測試數(shù)據(jù)、根據(jù)測試結(jié)果計(jì)算需要接入CAN總線的終端電阻的電阻值、通過控制開關(guān)的通斷控制電阻陣列2中的電阻是否接入CAN總線，控制單元1與電阻陣列2中的各開關(guān)連接。收發(fā)器3用于接收來自控制單元1的測試數(shù)據(jù)、接收來自CAN總線4的測試結(jié)果、 向控制單元1發(fā)送測試結(jié)果、向CAN總線4發(fā)送測試數(shù)據(jù)，收發(fā)器分別與控制單元1和CAN總線4連接。下面參考圖1具體介紹本實(shí)用新型的自動(dòng)匹配CAN總線的終端的電阻的裝置的工
作原理?？刂茊卧?將電阻陣列2中的電阻值最小的電阻接入CAN總線的終端，并向收發(fā)器3發(fā)送任意的測試數(shù)據(jù)，該測試數(shù)據(jù)僅用于測試CAN總線通信是否成功，并且控制單元1 將該測試數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的形式發(fā)送給收發(fā)器3，收發(fā)器3收到該測試數(shù)據(jù)后，將該測試數(shù)據(jù)根據(jù)收發(fā)器3的參數(shù)轉(zhuǎn)換成CAN總線上的電壓信號(hào)，具體地，若收發(fā)器3收到的是二進(jìn)制數(shù)據(jù)0，則將輸出接近于0的電壓信號(hào)，若收發(fā)器3收到的是二進(jìn)制數(shù)據(jù)1，則將輸出大于0. 9V 的電壓(0. 9V是該收發(fā)器3的參數(shù))。需要說明的是，控制單元1發(fā)送給收發(fā)器3的測試數(shù)據(jù)中還指定了需要收發(fā)器3 將轉(zhuǎn)換后的該測試數(shù)據(jù)發(fā)送給CAN總線上的目的節(jié)點(diǎn)，該目的節(jié)點(diǎn)一般是位于CAN總線上的和該收發(fā)器3距離最遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)。若CAN總線上的該目的節(jié)點(diǎn)接收到該測試數(shù)據(jù)，將會(huì)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)給收發(fā)器3，說明CAN總線通信成功，該收發(fā)器3收到該應(yīng)答信號(hào)后將該應(yīng)答信號(hào)發(fā)送給控制單元1，控制單元1就會(huì)記錄該電阻值，依此循環(huán)，逐步增大接入CAN總線終端的電阻值，觀察CAN總線是否通信成功，最終，控制單元1計(jì)算使得CAN總通信成功的最小電阻值和最大電阻值的平均值，將該平均值作為最優(yōu)值并通過對(duì)電阻陣列中的開關(guān)的通斷控制將該最優(yōu)值接入CAN總線的終端。本實(shí)用新型通過控制單元和收發(fā)器的配合計(jì)算接入CAN總線的終端電阻的電阻值最優(yōu)值，并通過控制單元對(duì)電阻陣列中的開關(guān)的通斷控制實(shí)現(xiàn)將該最優(yōu)值接入到CAN總線的終端中，不需要人工計(jì)算電阻值，也不需要人工調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，省時(shí)省力。實(shí)現(xiàn)上述的裝置的程序主要包括存儲(chǔ)在控制單元中的系統(tǒng)控制程序、CAN總線通信子程序和電阻陣列控制子程序，具體地，系統(tǒng)控制程序調(diào)用電阻陣列控制子程序?qū)⒕哂凶钚‰娮柚档碾娮杞尤氲紺AN總線的終端中，同時(shí)調(diào)用CAN總線通信子程序發(fā)送測試數(shù)據(jù)給收發(fā)器3，收發(fā)器3將該測試數(shù)據(jù)發(fā)送給CAN總線上的目的節(jié)點(diǎn)。若CAN總線上的該目的節(jié)點(diǎn)接收到該測試數(shù)據(jù)，將會(huì)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)給收發(fā)器3，該收發(fā)器3將應(yīng)答信號(hào)發(fā)送給控制單元1，系統(tǒng)控制程序就會(huì)記錄下此時(shí)的電阻值，若CAN總線上的該目的節(jié)點(diǎn)沒有接收到該數(shù)據(jù)，就不會(huì)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)給收發(fā)器3，控制單元1就不能收到應(yīng)答信號(hào)，系統(tǒng)控制程序不會(huì)記錄此時(shí)的電阻值。然后，系統(tǒng)控制程序調(diào)用電阻陣列控制子程序?qū)⒏蟮碾娮柚到尤隒AN總線終端，依次循環(huán)，直至到控制單元1接收不到應(yīng)答信號(hào)為止，系統(tǒng)控制控制程序計(jì)算記錄下的能夠使CAN總線正常通信的最小電阻值和最大電阻值的平均值，將該平均值作為終端電阻值的最優(yōu)值，并調(diào)用電阻陣列控制子程序?qū)㈦娮柚禐樵撟顑?yōu)值的電阻接入 CAN總線的終端。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，電阻陣列2中的開關(guān)可以采用繼電器，此時(shí)， 控制單元1通過是否發(fā)送電信號(hào)給繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的通斷控制，從而控制電阻陣列2 中的電阻是否接入CAN總線的終端。具體地，若電阻陣列2的構(gòu)成方式為圖1所示的方式， 則控制單元1若發(fā)送電信號(hào)給繼電器則繼電器接通，與該繼電器并聯(lián)的電阻被短接，若不發(fā)送電信號(hào)給繼電器則繼電器斷開，與該繼電器并聯(lián)的電阻接入CAN總線的終端；若電阻陣列2的構(gòu)成方式為圖2所示的方式，則控制單元1若發(fā)送電信號(hào)給繼電器則繼電器接通， 與該繼電器串聯(lián)的電阻接入CAN總線的終端，若不發(fā)送電信號(hào)給繼電器則繼電器斷開，與該繼電器串聯(lián)的電阻不會(huì)接入CAN總線的終端。可選地，多個(gè)電阻開關(guān)單元中的多個(gè)電阻的電阻值構(gòu)成一個(gè)最小值為3.9 Ω，最大值為最小值的128倍，公比為2的等比數(shù)列，即多個(gè)電阻分別為3.9Ω、(2X3.9) Ω、 (4X3. 9) Ω、(8X3. 9) Ω、(16X3. 9) Ω、(32X3. 9) Ω、(64X3. 9) Ω、(128X3. 9) Ω。3. 9 Ω 為常見的電阻值。這樣，可以實(shí)現(xiàn)以3.9Ω為步長調(diào)節(jié)接入CAN總線的終端的電阻的電阻值，范圍是3. 9 Ω -994. 5 Ω，充分滿足了實(shí)際的通信需求。為了使工作人員方便地知道接入CAN總線的終端的電阻值的大小，該裝置還包括用于顯示接入CAN總線的終端電阻的電阻值的顯示裝置，控制單元還包括用于將電阻值轉(zhuǎn)換成使得顯示裝置可以顯示電阻值的信號(hào)的處理子單元，顯示裝置與處理子單元連接。可選地，顯示裝置為數(shù)碼管顯示裝置。例如，當(dāng)顯示裝置為數(shù)碼管顯示裝置時(shí)，控制單元1計(jì)算出需要接入CAN總線的終端電阻的電阻值的最優(yōu)值是12 Ω，則需要在顯示裝置上顯示數(shù)字12，則處理子單元根據(jù)12生成使得相應(yīng)位置的數(shù)碼管亮的信號(hào)，亮的數(shù)碼管組成數(shù)字 12。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，該裝置還包括按鍵模塊，控制單元1還包括用于根據(jù)按鍵模塊的輸出判斷是否開始匹配終端的電阻的判斷子單元，按鍵模塊與判斷子單元連接。例如，按鍵模塊可以為一個(gè)開關(guān)，該開關(guān)接地，若按下該開關(guān)，該按鍵模塊傳遞0給判斷子模塊，則判斷子模塊的判斷結(jié)果是需要開始匹配終端的電阻。具體地匹配過程可參見前述，此處不再贅述。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制； 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解: 其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其特征在于，包括用于提供接入所述CAN總線的終端電阻的電阻陣列，所述電阻陣列具有多個(gè)電阻開關(guān)單元，每個(gè)所述電阻開關(guān)單元包括一個(gè)電阻和一個(gè)開關(guān)，所述電阻陣列的兩端分別與所述 CAN總線的兩條線連接；用于發(fā)送測試所述總線通信是否成功的測試數(shù)據(jù)、根據(jù)測試結(jié)果計(jì)算需要接入所述總線的終端電阻的電阻值、通過控制所述開關(guān)的通斷控制所述電阻陣列中的電阻是否接入所述總線的終端的控制單元，所述控制單元與所述電阻陣列中的各開關(guān)連接；以及用于接收來自所述控制單元的測試數(shù)據(jù)、接收來自所述總線的測試結(jié)果、向所述控制單元發(fā)送測試結(jié)果、向所述總線發(fā)送測試數(shù)據(jù)的收發(fā)器，所述收發(fā)器分別與控制單元和所述CAN總線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其特征在于，所述開關(guān)采用繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其特征在于，所述多個(gè)電阻開關(guān)單元串聯(lián)，每個(gè)所述電阻開關(guān)單元中的電阻和開關(guān)并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其特征在于，所述多個(gè)電阻開關(guān)單元中的多個(gè)電阻的電阻值構(gòu)成一個(gè)最小值為3. 9 Ω，最大值為所述最小值的128 倍，公比為2的等比數(shù)列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其特征在于，還包括用于顯示接入所述總線的終端電阻的電阻值的顯示裝置，所述控制單元還包括用于將所述電阻值轉(zhuǎn)換成使得所述顯示裝置可以顯示所述電阻值的信號(hào)的處理子單元，所述顯示裝置與所述處理子單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其特征在于，所述顯示裝置為數(shù)碼管顯示裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，其特征在于，還包括按鍵模塊，所述控制單元還包括用于根據(jù)所述按鍵模塊的輸出判斷是否開始匹配所述終端的電阻的判斷子單元，所述按鍵模塊與所述判斷子單元連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)匹配CAN總線終端電阻的裝置，該裝置包括電阻陣列，電阻陣列的兩端分別與CAN總線的兩條線連接；用于發(fā)送測試數(shù)據(jù)、計(jì)算接入CAN總線的終端電阻的電阻值、控制電阻陣列中的電阻是否接入CAN總線的控制單元，控制單元與電阻陣列中的各開關(guān)連接；用于接收來自控制單元的測試數(shù)據(jù)、接收來自總線的測試結(jié)果、向控制單元發(fā)送測試結(jié)果、向總線發(fā)送測試數(shù)據(jù)的收發(fā)器，收發(fā)器分別與控制單元和CAN總線連接。本實(shí)用新型通過控制單元和收發(fā)器的配合計(jì)算接入CAN總線的終端電阻的電阻值最優(yōu)值，控制單元將該最優(yōu)值接入到CAN總線的終端中，不需要人工計(jì)算電阻值，也不需要人工調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，省時(shí)省力。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202159271SQ20112029821
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者戴攀文, 王文靜 申請(qǐng)人:北京阿爾泰科技發(fā)展有限公司