一种基于WiFi的CAN总线星形网络实现方法及装置与流程

本发明属于焊机控制领域，特别是涉及到一种方法及装置，用于实现基于WiFi的CAN总线星形网络。

背景技术：

现有技术中存在的基于CAN总线的焊机集中管理系统有效的将离散焊机网络化，如图1所示。但随着汽车厂家需求的提高，CAN总线网络节点逐渐增多，相应地通信消息数量也不断增加，由于系统的总线结构，消息拥塞的概率也随之增加，实时性明显下降，导致焊接集中控制效率相对低下。

Wi‐Fi等无线技术以电磁波为传输介质，可以接成星形网络结构，有效避免了上述问题。但是，现有的can转wifi技术，转换后还是以广播形式下发，不利于本领域对焊机的点对点控制，因此，现在亟需一种本领域中在CAN总线结构上实现基于wifi的星形网络结构的方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种基于WiFi的CAN总线星形网络实现方法及装置，以克服CAN总线的网络传输延时，提高节点数据的传输实时性，保证焊接集中控制效率。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：一种基于WiFi的CAN总线星形网络实现方法，在集中控制器端和各下位机端通过CAN/Wi‐Fi转换模块将CAN总线数据转换成WiFi的无线数据，数据传输介质由屏蔽双绞线转换成电磁波，各下位机端以集中控制器端为中心呈星型连接实现点对点传输。

进一步的，所述星型连接构成的方法为：

(S101)在集中控制器端增加一个CAN/Wi‐Fi转换模块作为服务端Server，设置对应的IP地址；

(S102)每台下位机的CAN总线接口增加一个CAN/Wi‐Fi转换模块作为客户端Client，设置对应的IP地址；

(S103)数据上行，即客户端Client向服务端Server传送数据，无其它客户端Client参与，为点对点传输；

(S104)数据下行，即服务端Server向客户端Client传送数据，IP与设备对应，数据不会向其它客户端Client传送，为点对点传输。

更进一步的，所述点对点传输的方法为：

(S201)服务端Server初始化后建立连接,针对每个客户端Client都建立一个服务线程；

(S202)当线程收到下位机注册的报文时，这个服务线程就与下位机号有了一对一的绑定；

(S203)服务器Server下发数据时，根据下位机号将报文发给对应的服务线程，然后发送给下位机。

进一步的，服务端Server和客户端Client之间，设置无线路由器用以增加无线通信距离。

本发明还提供了一种用于实现上述方法的装置，包括CAN/Wi‐Fi转换模块，所述CAN/Wi‐Fi转换模块包括SOC芯片以及与其连接的电源、ROM、RAM、CAN收发器、Wi‐Fi模组；所述电源为系统提供电力，支持9‐24V的直流输入，所述RAM和ROM提供系统足够的数据存储和运算空间。

进一步的，所述SOC芯片采用AM3352微处理器，具有两个工业千兆位以太网MAC和两个控制器局域网CAN端口，通过U‐Boot，将嵌入式Linux移植到处理器上，编写各接口模块驱动程序，进行TCP以及CAN/Wi‐Fi通信程序的开发。

进一步的，所述CAN收发器采用CTM8251，内部集成了CAN隔离及CAN收发器件，将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并且具有DC2500V的隔离功能，支持110个节点。

进一步的，所述Wi‐Fi模组选用Broadcom的AP6181，实现802.11a，b，g，n的WiFi功能。

对于现有技术，本发明所述的一种基于WiFi的CAN总线星形网络实现方法及装置具有以下优势：

通过本发明，采用Wi‐Fi无线形式替代CAN总线，将基于总线的广播式数据传输转换成基于星形网络的点对点数据传输，极大地提升了系统的实时性，有效避免了CAN总线结构系统中优先级较低的节点在多次发送数据时与优先级高的节点冲突，并且在竞争中失败而不能发送数据等等导致数据传输延时的不确定性等问题，进而提升焊机集中控制的质量。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术的基于CAN总线的焊机集中管理系统结构图；

图2是本发明实施例的网络示意图；

图3是转换模块结构示意图；

图4是本发明实施例中点对点通信的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图2所示，本发明采用的技术方案是：

将CAN总线数据转换成Wi‐Fi的无线数据，数据传输介质由屏蔽双绞线转换成电磁波，网络拓扑结构由总线连接转换成星形连接。

在每台下位机的CAN总线接口增加一个CAN/Wi‐Fi的转换模块作为Client，设置对应的IP地址；在集中控制器端增加一个CAN/Wi‐Fi的转换模块作为Server，设置对应的IP地址，同时增加一个无线路由器用以增加无线通信距离；去除原来系统的屏蔽双绞线。数据上行，即Client向Server传送数据，无其它Client参与，为点对点传输；数据下行，即Server向Client传送数据，软件配置中将IP与设备对应，数据不会向其它Client传送，为点对点传输。

本发明保留了CAN总线的接口形式，更改了传输介质和网络拓扑结构，数据的实时性大为提高。

本发明系统中的Can/Wi‐Fi转换模块的系统组成如图3所示，电源部分为系统提供电力，支持9‐24V的直流输入。Soc片上系统采用德州仪器的基于ARM Cortex‐A8的AM3352微处理器，具有两个工业千兆位以太网MAC和两个控制器局域网CAN端口，通过U‐Boot，将嵌入式Linux移植到处理器上，编写各接口模块驱动程序，进行TCP以及CAN/Wi‐Fi通信程序的开发。RAM和ROM提供系统足够的数据存储和运算空间。CAN收发器采用CTM8251，内部集成了CAN隔离及CAN收发器件，功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并且具有DC2500V的隔离功能，支持110个节点。Wi‐Fi模组选用Broadcom的AP6181，实现802.11a，b，g，n WiFi功能。

通信软件分为服务端Server和客户端Client两部分，功能如图4所示。需要说明的是，初始化后建立连接，每个客户端Client都起了一个服务线程，这个线程就是用于建立从服务端Server到客户端Client的一对一通信，当这个线程收到下位机注册的报文时，这个服务线程就与下位机号有了一对一的绑定，这样服务器Server下发数据时，根据下位机号将报文发给对应的服务线程，然后发送给下位机CAN/Wi‐Fi转换模块，这样就有了一对一的通信。

本发明采用Wi‐Fi无线形式替代CAN总线，将基于总线的广播式数据传输转换成基于星形网络的点对点数据传输，极大地提升了系统的实时性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。