一種基于arm7的can總線網關的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種基于ARM7的CAN總線網關技術，特別涉及適用于多路CAN總線通信裝置。
【背景技術】
[0002]目前，一個工業控制系統通常由若干具有獨立功能的子系統組成，隨著網絡化的進一步發展，子系統只進行內部信息通信的狀況已不能滿足網絡化、智能化發展的需求，由此出現了子網間的通信，而這時就需要一個CAN總線網關將幾個子系統連接起來，實現數據通訊。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的就是為了實現多個CAN總線子網間的通信，運用ARM7TDM1-SCPU的微控制器LPC2294、MCP2515及CTM1050設計并實現了一種基于ARM7的CAN總線網關，該網關能夠實現各個子網間的通信，通過分配給高速CAN更多的處理時間及數據緩存區，滿足了不同通信速率的子網間的實時性要求；同時隔離不同功能子網內的內部通信，有效地降低了網絡流量，強了網絡的可靠性。并且此網關的設計基本實現了數據轉發、差錯控制及流量控制等網絡管理功能。
[0004]本實用新型的目的是通過如下技術措施來實現的:一種基于ARM7的CAN總線網關，包括微控制器電路、電源電路、看門狗及復位電路、JTAG接口電路、兩路SPI接口 CAN控制器、六路高速隔離CAN收發器電路，其特征在于:所述電源電路的輸出端與微控制器電路、看門狗及復位電路、JTAG接口電路、SPI接口 CAN控制器以及高速隔離CAN收發器電路的電源輸入端相聯；所述看門狗及復位電路的輸出端與微控制器電路的復位輸入端相聯；所述JTAG接口電路的輸出端與微控制器電路JTAG調試端口輸入端相聯；所述兩路SPI接口 CAN控制器的輸入端與微控制器電路兩路SPI接口輸出端相聯，兩路SPI接口 CAN控制器的輸出端與六路高速隔離CAN收發器電路的其中兩路輸入端相聯；所述六路高速隔離CAN收發器電路其中四路的輸入端與微控制器電路的四路CAN接口輸出端相聯。
[0005]在上述技術方案中，所述微控制器電路由基于ARM7TDM1-S CPU的微控制器LPC2294、濾波電容、晶振連接組成。
[0006]在上述技術方案中，所述電源電路由由電源模塊VRB2405 (X) D-10WR、線性穩壓電源SPX1117M3-1.8、線性穩壓電源SPX1117M3-3.3、濾波電容、電源指示燈連接組成。
[0007]在上述技術方案中，所述看門狗及復位電路由集看門狗、電壓監控和串行EEPROM三種功能于一身的可編程控制芯片X5043組成。
[0008]在上述技術方案中，所述JTAG接口電路由20芯插座組成。
[0009]在上述技術方案中，所述兩路SPI接口 CAN控制器由CAN總線控制芯片MCP2515、時鐘晶振、RC復位連接組成。
[0010]在上述技術方案中，所述六路高速隔離CAN收發器電路由高速隔離CAN收發器CTM1051、通信指示燈、終端電阻連接組成。
[0011]本實用新型結構簡單，使用方便，具有以下優點:
[0012](I)能夠實現高速與低速CAN總線網絡內的數據交換。
[0013](2)有效地降低了網絡流量，增強了網絡的可靠性。
[0014](3)實現了數據轉發、差錯控制及流量控制等網絡管理功能。
[0015](4)電路功耗小、形式簡單、成本低。
【附圖說明】
[0016]圖1、2為本實用新型實施例的整體電路原理圖。
[0017]圖3為本實用新型實施例中微控制器電路原理圖。
[0018]圖4為本實用新型實施例電源電路原理圖。
[0019]圖5為本實用新型實施例中看門狗及復位電路原理圖。
[0020]圖6為本實用新型實施例中JTAG接口電路原理圖。
[0021]圖7為本實用新型實施例兩路SPI接口 CAN控制器原理圖。
[0022]圖8為本實用新型實施例中六路高速隔離CAN收發器電路原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本實用新型作進一步的描述。
[0024]如圖1、2所示，一種基于ARM7的CAN總線網關，包括微控制器電路、電源電路、看門狗及復位電路、JTAG接口電路、兩路SPI接口 CAN控制器電路、六路高速隔離CAN收發器電路，其特征在于:所述電源電路的輸出端與微控制器電路、看門狗及復位電路、JTAG接口電路、SPI接口 CAN控制器以及高速隔離CAN收發器電路的電源輸入端相聯；所述看門狗及復位電路的輸出端與微控制器電路的復位輸入端相聯；所述JTAG接口電路的輸出端與微控制器電路JTAG調試端口輸入端相聯；所述兩路SPI接口 CAN控制器的輸入端與微控制器電路兩路SPI接口輸出端相聯，兩路SPI接口 CAN控制器的輸出端與六路高速隔離CAN收發器電路的其中兩路輸入端相聯；所述六路高速隔離CAN收發器電路其中四路的輸入端與微控制器電路的四路CAN接口輸出端相聯。
[0025]如圖3所示，所述微控制器電路由基于ARM7TDM1-S CPU的微控制器U1LPC2294、濾波電容C3?C14、晶振Xl等連接組成，其中微控制器U1LPC2294為主控芯片，完成網關板的大部分功能，在LPC2294上開發了 CAN總線網關軟件，在芯片RAM中開辟兩個緩沖區，作為接收緩沖區和發送緩沖區。接收緩沖區用于存放來自六路CAN子網的未處理的數據，發送緩沖區用于存放處理后等待發送的數據。其中，接收緩沖區又進一步分為高速緩沖區和低速緩沖區，以區別來自高速CAN網絡和低速CAN網絡的數據。每個緩沖區的大小都是由CAN的速度和處理器對每條指令的處理時間共同決定的，實現了各子網間數據交換的功能。
[0026]如圖4所示，所述電源電路由由El電源模塊VRB2405⑴D_10WR、U3線性穩壓電源SPX1117M3-1.8、U2線性穩壓電源SPX1117M3-3.3、濾波電容C15?C20與C40?C45、電源指示燈R7與VL13連接組成。將輸入的24V直流電源經電源模塊El變換為CAN隔離收發器CTM1051所需的5V直流電源；5V直流電源經電源模塊U3微控制器LPC2294內核所需的1.8V直流電源；5V直流電源經電源模塊U2看門狗芯片X5043、SPI接口 CAN控制器MCP2515及LPC2294外圍1 口 3.3V直流電源。
[0027]如圖5所示，所述看門狗及復位電路由集看門狗、電壓監控和串行EEPROM三種功能于一身的可編程控制芯片X5043組成。X5043把四種常用的能:上電復位、看門狗定時器、電源電壓監控和塊鎖保護串行EEPROM存儲器組成在一個封裝之內，這種組合降低了系統成本、減少了電路板空間和增加了可靠性。U4看門狗芯片X5043主要實現微控制器LPC2294上電復位及對電源電壓的監控功能，保證整個電路可靠工作。
[0028]如圖6所示，所述JTAG接口電路由20芯插座組成，JTAG(Joint Test Act1nGroup,聯合測試行動小組)是一種國際標準測試協議，主要用于芯片內部測試及對系統進行仿真、調試，JTAG技術是一種嵌入式調試技術，它在芯片內部封裝了專門的測試電路TAP (Test Access Port,測試訪問口)，通過專用的JTAG測試工具對內部節點進行測試。通過JTAG接口，可對芯片內部的所有部件進行訪問，因而是開發調試嵌入式系統的一種簡潔高效的手段。目前JTAG接口的連接有兩種標準，即14針接口和20針接口，網關板對應微控制器LPC2294的JTAG接口為20針接口。
[0029]如圖7所示，所述兩路SPI接口 CAN控制器電路由CAN總線控制芯片MCP2515、時鐘晶振、RC復位連接組成。Ull、U12的CAN總線控制芯片MCP2515符合CAN2.0B技術規范并帶有符合工業標準的SPI串行接口，能夠發送和接收標準數據幀以及擴展數據幀，并具有接收過濾和信息管理的功能，最高數據傳輸速率可達1Mbps。X2、X3時鐘晶振為芯片MCP2515提供運行提供時鐘源、RC復位電路(R31、C34與R32、C35)為芯片MCP2515實現上電復位功能。
[0030]如圖8所示，所述六路高速隔離CAN收發器電路由高速隔離CAN收發器CTM1051、通信指示燈、終端電阻連接組成。U5?U12是一款帶隔離的高速CAN收發器芯片，該芯片內部集成了所有必需的CAN隔離及CAN收、發器件，這些都被集成在不到3平方厘米的芯片上。芯片的主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉換為CAN總線的差分電平并且具有DC2500V的隔離功能及ESD保護作用。通信指示燈VLl?VL12安放在CAN收發器CTM1051輸入端可以直觀的顯示通信狀態，終端電阻跨接在CAN收發器CTM1051的輸出端，進行CAN總線阻抗匹配。
[0031]綜上所述，本實用新型一種基于ARM7的CAN總線網關的各項技術性能如下:
[0032]a)供電電源電壓:DC24V±5% ；
[0033]b)CAN 總線路數:6;
[0034]c) CAN總線通訊速率:最高達IMbps ；
[0035]d) CAN 總線隔離電壓:DC2500V ；
[0036]e)支持標準幀和擴展幀。
【主權項】
1.一種基于ARM7的CAN總線網關，包括微控制器電路、電源電路、看門狗及復位電路、JTAG接口電路、兩路SPI接口 CAN控制器電路、六路高速隔離CAN收發器電路，其特征在于:所述電源電路的輸出端與微控制器電路、看門狗及復位電路、JTAG接口電路、SPI接口 CAN控制器以及高速隔離CAN收發器電路的電源輸入端相聯；所述看門狗及復位電路的輸出端與微控制器電路的復位輸入端相聯；所述JTAG接口電路的輸出端與微控制器電路JTAG調試端口輸入端相聯；所述兩路SPI接口 CAN控制器的輸入端與微控制器電路兩路SPI接口輸出端相聯，兩路SPI接口 CAN控制器的輸出端與六路高速隔離CAN收發器電路的其中兩路輸入端相聯；所述六路高速隔離CAN收發器電路其中四路的輸入端與微控制器電路的四路CAN接口輸出端相聯。
2.根據權利要求1所述的一種基于ARM7的CAN總線網關，其特征是:所述微控制器電路由基于ARM7TDM1-S CPU的微控制器LPC2294、濾波電容、晶振連接組成。
3.根據權利要求1所述的一種基于ARM7的CAN總線網關，其特征是:所述電源電路由電源模塊VRB2405⑴D-10WR、線性穩壓電源SPXl 117M3-1.8、線性穩壓電源SPX1117M3-3.3、濾波電容、電源指示燈連接組成。
4.根據權利要求1所述的一種基于ARM7的CAN總線網關，其特征是:所述看門狗及復位電路由集看門狗、電壓監控和串行EEPROM三種功能于一身的可編程控制芯片X5043組成。
5.根據權利要求1所述的一種基于ARM7的CAN總線網關，其特征是:所述JTAG接口電路由20芯插座組成。
6.根據權利要求1所述的一種基于ARM7的CAN總線網關，其特征是:所述兩路SPI接口 CAN控制器電路由CAN總線控制芯片MCP2515、時鐘晶振、RC復位連接組成。
7.根據權利要求1所述的一種基于ARM7的CAN總線網關，其特征是:所述六路高速隔離CAN收發器電路由高速隔離CAN收發器CTM1051、通信指示燈、終端電阻連接組成。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于ARM7的CAN總線網關，為了實現多個CAN總線子網間的通信，運用ARM7TDMI-S CPU的微控制器LPC2294、MCP2515及CTM1050設計并實現。該網關能夠實現各個子網間的通信；能夠實現高速與低速CAN總線網絡內的數據交換；有效地降低了網絡流量，增強了網絡的可靠性；實現了數據轉發、差錯控制及流量控制等網絡管理功能。同時還具有電路功耗小、形式簡單、成本低的優點。
【IPC分類】H04L12-66
【公開號】CN204392284
【申請號】CN201520126519
【發明人】張家貴, 蓋忠偉, 魏彥, 吳小麗, 王曉民, 張陽, 熊天學, 劉洋
【申請人】武漢杭久電氣有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月5日