Can总线测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种CAN总线测试系统，CAN总线测试系统包括第一上位机、第二上位机、CAN总线节点、单板总线节点、1553B总线节点、IEEE-488总线节点以及供电模块；第二上位机作为通讯中心，与四个CAN总线节点、两个第一单板总线节点之间采用低速CAN总线连接，与上位机1采用高速CAN总线连接，与两个第二单板总线节点采用RS-422总线连接；第一上位机作为监听测试中心，通过CAN总线与第二上位机连接接收第二上位机发送的数据实现对整个系统通讯的监听、解析、保存；第二上位机采用基于VXWORKS平台的软件发送接收数据，与CAN总线、1553B总线节点、IEEE-488总线节点和RS-422总线上的节点进行通讯。该测试系统验证整套系统通讯的正常性、可靠性，为武器型号接下来的研制任务做技术支撑。
【专利说明】CAN总线测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及总线测试设备【技术领域】，尤其涉及一种CAN总线测试系统。
【背景技术】
[0002]CAN总线由于其卓越的性能和极高的可靠性现已广泛运用于工业现场控制领域中，例如，工业自动化生产线、汽车、传感器、医疗设备、智能化大厦、电梯控制等分布式实时系统。目前，CAN总线测试设备大多基于PCI接口，其用于被测CAN设备与PC机的PXI/CPCI检测系统之间，而且仅是将正确的检测运行数据给到被测CAN设备进行运行检测，功能简单；且不能适应于武器领域的通讯，因此，如何研制可行性高且适应武器的总线通讯系统的问题亟待解决。
实用新型内容
[0003]为解决以上技术问题，本实用新型目的在于提供一种CAN总线测试系统，该系统为适应当前某武器研制的需要而研制，主要用于演示验证该型号武器采用CAN总线通讯的可行性。测试系统包含了多个CAN总线节点以及单板总线节点，并兼容了 1553B、IEEE-488, RS232/422/485等多种总线通讯方式，以实时操作系统VxWorks为运行平台，采用Tornado2.0开发总线通讯测试程序，从而验证整套系统通讯的正常性、可靠性，为武器型号接下来的研制任务做技术支撑。
[0004]为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0005]一种CAN总线测试系统，包括第一上位机、第二上位机、四个CAN总线节点、四个单板总线节点以及供电设备；
[0006]第一上位机为整个系统的监听测试中心，与第二上位机连接，用于接受其发送的数据实现对整个系统通讯的监听、解析及保存；
[0007]第二上位机为系统的通讯中心，与CAN总线节点和单板总线节点连接，并与第一上位机连接；
[0008]CAN总线节点用于完成与总线上设备的通讯和故障模拟功能；
[0009]单板总线节点包括两个第一单板总线节点和第二单板总线节点；第一单板总线节点和第二单板总线节点用于模拟量输入/输出、数字量输入/输出，且将模拟量和数字量信息及自身状态会发送至第二上位机，第二上位机用于发送控制命令至第一单板总线节点和第二单板总线节点并调节模拟量和数字量的输出；
[0010]供电设备为数个独立供电单元，分别与各上位机和各总线节点连接供电，并通过单独开关独立控制。
[0011]进一步地，测试系统还包括1553B总线通讯设备和IEEE-488总线通讯设备，1553B总线通讯设备和IEEE-488总线通讯设备分别与第二上位机连接，用于进行1553B总线通讯和IEEE-488总线通讯。
[0012]进一步地，第一上位机包括PCI数据采集卡以及CAN总线通讯板卡，PCI数据采集卡对单板总线节点的模拟量和数字量输出进行测量；
[0013]第二上位机包括双通道CAN总线通讯板卡和四口 RS-422通讯板卡；
[0014]双通道CAN总线通讯板卡包括两个CAN总线接口，其中一个CAN总线接口与所述CAN总线节点和第一单板总线节点的CAN总线连接，另一个CAN总线接口与第一上位机的CAN总线通讯板卡连接；
[0015]四口 RS-422通讯板卡中两个RS-422接口用于与第二单板总线节点连接，另外两个RS-422接口为备用接口。
[0016]进一步地，单板总线节点包括单片机、CAN收发器、RS-422通讯收发器、A/D转换器以及D/A转换器；
[0017]单片机分别与所述CAN收发器、RS-422通讯收发器、A/D转换器以及D/A转换器连接并通过外部接口实现通讯处理。
[0018]进一步地，第一上位机内部安装有四块基于USB线的测试板卡，所述测试板卡的数据/模拟转换端与所述单板总线节点的模拟量输入端连接，所述测试板卡的数据输出端与所述单板总线节点数据输入端连接，数据输入端与所述单板总线节点数据输出端连接；
[0019]测试板卡通过USB接口与外部的手提电脑连接，手提电脑可以通过测试板卡向单板总线节点发送模拟量和数字量信号。
[0020]为了更好的进行人机互动，CAN总线节点为平板电脑装配而成，其输入方式为触摸屏方式。
[0021]本实用新型的单板总线节点的结构具体的，单片机选用飞思卡尔16位高性能MC9S12HZ128VAL单片机；所述RS-422通讯收发器采用MAX489ESD芯片；所述CAN收发器采用TJA1040T芯片；所述A/D转换器采用TI公司的12位精度ADC7844芯片；所述D/A转换器采用DAC7573IPWR芯片。
[0022]进一步地，将测试系统设于机柜内；机柜从上至下依次包括上位机显示屏、CAN总线节点、上位机的键盘和鼠标、上位机主机、单板总线节点以及供电设备；
[0023]单板总线节点的前端面设有控制面板；机柜的底部设有脚轮。
[0024]为了能更好的操作系统的测试工作，控制面板左端自上而下依次设有测试模块校准接口连接器、单板总线节点I信号接口连接器、单板总线节点2信号接口连接器、单板总线节点3信号接口连接器、单板总线节点4信号接口连接器、USB接口以CAN总线接口 ；
[0025]各连接器为DB37连接器，用于分别将第一上位机的测试板卡的模拟/数字之间的转换信号和数据输入/输出信号以及各单板总线节点的模拟/数字之间的转换信号和数据输入/输出信号通道汇集于各个校准接口 ；并采用通讯电缆连接测试模块校准接口和各单板总线节点信号接口实现测试功能；
[0026]USB接口为测试板卡的USB接口，用于与外部手提电脑连接监控；CAN总线接口为双通道CAN总线通讯板卡的两个CAN总线接口。
[0027]更进一步地改进，控制面板的中间设有四个单板总线节点的接口以及四个CAN总线节点的接口 ；控制面板的右端还设有供电指示灯和总电源开关。
[0028]本实用新型的CAN总线测试系统采用上述方案后，具有以下的功能优点:
[0029]1.第二上位机采用运行VxWorks系统的主机作为CAN总线、1553B总线、IEEE-488总线和RS-422总线系统主控机，发送、接收总线通讯数据；
[0030]2.第一上位机采用运行WINDOWS XP系统的主机作为系统监听中心，监听总线数据，同时可以实现模拟量和数字量通道的测量；
[0031]3.具有四个CAN总线节点，记录、显示节点通讯状态、数据波形分析，同时具有CAN总线通讯故障模拟功能；
[0032]4.具有四个CAN\RS_422单板总线节点，进行各种波特率的数据交互通讯，完成模拟量和数字量输入输出功能；
[0033]5.各种总线接口双备份，支持并行工作；
[0034]6.电源设备控制功能，对系统各个节点的供电进行控制，实现对节点断电后通讯协议运行的正常性进行验证。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。
[0036]图1为实施例的CAN总线测试系统的整体结构示意图；
[0037]图2为实施例的第一上位机、第二上位机以及总线节点的连接关系图；
[0038]图3为实施例的单板总线节点的内部结构图；
[0039]图4为实施例的CAN总线测试系统的机柜结构示意图；
[0040]图5为实施例的CAN总线测试系统的控制面板示意图；
[0041]图6为实施例的CAN总线测试系统的整体供电示意图；
[0042]图7为实施例的单板节点的供电示意图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。
[0044]实施例
[0045]图1所示，本实施例的CAN总线测试系统包括第一上位机101、第二上位机102、四个CAN总线节点103、四个单板总线节点以及供电设备106。
[0046]第一上位机101为整个系统的监听测试中心，与第二上位机102连接并接受其发送的数据实现对整个系统通讯的监听、解析及保存，并与单板总线节点连接；第二上位机102为系统的通讯中心，与CAN总线节点103和单板总线节点连接。
[0047]第二上位机102根据所执行任务采用CPCI总线结构，搭载双通道CAN总线通讯板卡和四口 RS-422通讯板卡，图2所示。所述双通道CAN总线通讯板卡包括两个CAN总线接口，其中一个CAN总线接口与低速CAN总线进行连接，所述CAN总线分别与CAN总线节点103、第一单板总线节点104连接；另一个CAN总线接口通过高速CAN总线与第一上位机101连接；四口 RS-422通讯板卡中的两个总线接口与两个第二单板总线节点105连接，另两个接口为备用接口。
[0048]优选的实施方式，CAN总线测试系统还包括1553B总线通讯设备以及IEEE-488总线通讯设备，所述1553B总线通讯设备以及IEEE-488总线通讯设备分别与第二上位机102通信。
[0049]第二上位机102采用基于VXW0RKS平台的软件发送接收数据，与CAN总线、RS-422总线、1553B总线和IEEE-488总线上的节点进行通讯；完成CAN总线设备驱动、RS-422总线设备驱动、1553B总线设备及IEEE-488总线设备驱动，根据CAN总线通讯协议进行CAN总线通讯、根据RS-422总线通讯协议进行RS-422总线通讯，根据1553B总线通讯协议进行1553B总线通讯、根据IEEE-488总线通讯协议进行ffiEE_488总线通讯，将CAN总线、1553B总线、IEEE-488总线和RS-422总线的数据通过CAN总线转发至第二上位机102，在VxWorks平台上开辟百兆级的存储空间采用先入先出的方式存储、输出通讯数据。
[0050]第一上位机101为系统的监听测试中心，通过高速CAN总线与第二上位机102连接并接收其发送的数据实现对整个系统通讯的监听、解析和保存。所述第一上位机101根据所执行任务采用工控机搭载PCI数据采集板卡以及CAN总线通讯板卡；PCI数据采集板卡对单板总线节点的模拟量和数字量输出进行测量，并上传至第一上位机102中进行显示和记录。
[0051]图3所示，单板总线节点包括单片机、CAN收发器、RS-422通讯收发器、A/D转换器以及D/A转换器；单片机分别与所述CAN收发器、RS-422通讯收发器、A/D转换器以及D/A转换器连接，并通过对应的处理电路连接外部接口实现通讯处理。
[0052]单板总线节点按照测试设备实际应用情况包括四个节点，每个节点都具有模拟量输入/输出、数字量输入/输出的功能，并且每个节点都具有CAN总线接口和RS-422总线接口，可以根据两套不同的通讯协议分别进行通讯；本实施例的测试系统，优选第二单板总线节点105与第二上位机102之间以RS-422异步通讯的方式连接，第一单板总线节点103与第二上位机102以CAN总线通讯的方式连接。第一单板总线节点103和第二单板总线节点104的模拟量和数字量信息以及自身状态会根据通讯协议的规定发送至第二上位机102，而第二上位机102会根据通讯协议发送控制命令至单板总线节点调节模拟量和数字量的输出。
[0053]为实现对单板总线节点的模拟量、数字量的测试功能，第一上位机101内部配置有四块基于USB线的测试板卡，测试板卡的数据/模拟转换端与单板总线节点的模拟量输入端连接，测试板卡的数据输出端与所述单板总线节点数据输入端连接，数据输入端与所述单板总线节点数据输出端连接。
[0054]测试板卡通过USB接口与外部的手提电脑连接，手提电脑可以通过测试板卡向单板总线节点发送模拟量和数字量信号。单板总线节点将接收到的信号以通讯协议规定的方式通过RS-422或CAN总线发送至第二上位机102。
[0055]CAN总线节点103采用平板电脑的方式，内置CAN总线通讯接口，为了更好地进行人机交互采用了触摸屏的输入方式。CAN总线节点共4个，模拟测试设备上4个总线通讯设备，完成与总线上设备的通讯和故障模拟功能。
[0056]本实施例的单板总线节点以高性能单片机为核心，设有RS-422通讯收发器和CAN通讯收发器进行对应接口的通讯，采用12位精度的A/D转换芯片完成模拟量输入采样，采用12位精度D/A转换芯片完成模拟量输出。由于采用12位的A/D转换芯片和D/A转换芯片，可以满足1%的精度要求。
[0057]具体地，单片机优选采用飞思卡尔16位高性能MC9S12HZ128VAL单片机，该单片机具有16路10位分辨率的A/D转换器，2个CAN总线接口，2个异步串行通讯接口(SCI)，I个IIC总线接口(IIC)。
[0058]RS-422通讯收发器采用MAX489ESD芯片，该芯片可以实现全双工通信，具有限摆率驱动器，可以减少电磁干扰，并降低由不恰当的终端匹配电缆引起的反射。
[0059]CAN通讯收发器采用TJA1040T芯片，该芯片有优秀的电磁兼容性能，而且在不上电状态下有理想的无源性能，它还提供低功耗管理，支持远程唤醒，它至少可以连接110个节点，速度可达1Mbps。
[0060]A/D转换芯片采用IT公司的12为精度ADC7844芯片，8通道，带串行接口 SPI接□。
[0061]D/A转换芯片采用DAC7573IPWR芯片，DAC7573IPWR芯片具有IIC总线接口，速度可达3.4Mbps，低功耗的转换器，分辨率为12位。
[0062]图4所示，本实用新型的另一个实施方式是将CAN总线测试系统设于机柜I内，机柜I采用标准19英寸机柜，机柜I从上至下的布置依次为机柜I从上至下依次包括上位机显示屏2、CAN总线节点103、上位机的键盘3和鼠标4、上位机主机5、单板总线节点以及供电设备106 ;单板总线节点的前端面设有控制面板6 ;机柜I的底部安装有脚轮以便于移动，机柜尺寸:640mm X 700mm X 1600mm (长X宽X高)。
[0063]如图5所示，控制面板6左端自上而下依次设有测试模块校准接口连接器60、单板总线节点I信号接口连接器61、单板总线节点2信号接口连接器62、单板总线节点3信号接口连接器63、单板总线节点4信号接口连接器64、USB接口 65以CAN总线接口 66。
[0064]各连接器为DB37连接器，用于分别将第一上位机101的测试板卡的模拟/数字之间的转换信号和数据输入/输出信号以及各单板总线节点的模拟/数字之间的转换信号和数据输入/输出信号通道汇集于各个校准接口 ；USB接口 65为测试板卡的USB接口，用于与外部手提电脑连接监控；CAN总线接口 66为双通道CAN总线通讯板卡的两个CAN总线接□。
[0065]控制面板6的中间设有四个单板总线节点的接口以及四个CAN总线节点103的接口 ；所述控制面板6的右端还设有供电指示灯67和总电源开关68。
[0066]控制面板6采用自制通讯电缆一端连接“测试模块校准接口”连接器，另一端可分别连接“第一单板总线节点1”、“第一单板总线节点2”、“第二单板总线节点I” “第二单板总线节点2”连接器，由测试模块测试各单板总线节点的数据输入/输出功能，或者由测试模块对各单板总线节点输出模拟量/数字量信号，实现测试功能，各测试模块通过机柜内部的四口 USB耦合器连接各测试模块USB 口，并通过面板上的USB 口与外部手提电脑连接用于监控。
[0067]供电设备106为数个独立供电单元，分别与系统中各设备连接供电，并且各设备的供电可以单独开关。220V交流市电经机柜I后面板的连接器Xl接入，在机柜I内由相应的空气断路器和按钮开关分配至各用电设备，图7所示；推上空气断路器Q1，系统的控制面板6上供电指示灯HDl常亮(黄色)，散热风扇工作，表示外供电正常。按下按钮开关SI，内部指示灯常亮(绿色)，给开关电源供电。推上空气断路器Q2，给四联插线板供电，此时可以启动工控机及其显示器。
[0068]单板总线节点以及CAN总线节点103的直流供电来自图7中的直流开关电源Gl，通过机柜I的控制面板6上的总电源开关68控制电源的通断，同时用以模拟总线通讯设备在突然掉电时对系统通讯状态的影响。
[0069]以上所述实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种CAN总线测试系统,其特征在于,包括第一上位机(101)、第二上位机(102)、四个CAN总线节点(103)、四个单板总线节点以及供电设备(106)； 所述第一上位机(101)为整个系统的监听测试中心，与所述第二上位机(102)连接，用于接受其发送的数据实现对整个系统通讯的监听、解析及保存； 所述第二上位机(102)为系统的通讯中心，与所述CAN总线节点(103)和单板总线节点连接，并与所述第一上位机(101)连接； 所述CAN总线节点(103)用于完成与总线上设备的通讯和故障模拟功能； 所述单板总线节点包括两个第一单板总线节点(104)和第二单板总线节点(105);所述第一单板总线节点(104)和第二单板总线节点(105)用于模拟量输入/输出、数字量输入/输出，且将模拟量和数字量信息及自身状态会发送至所述第二上位机(102)，所述第二上位机(102)用于发送控制命令至所述第一单板总线节点(104)和第二单板总线节点(105)并调节模拟量和数字量的输出； 所述供电设备(106)为数个独立供电单元，分别与各上位机和各总线节点连接供电，并通过单独开关独立控制。
2.如权利要求1所述的CAN总线测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括1553B总线通讯设备和IEEE-488总线通讯设备，所述1553B总线通讯设备和IEEE-488总线通讯设备分别与第二上位机(102)连接，用于进行1553B总线通讯和IEEE-488总线通讯。
3.如权利要求1所述的CAN总线测试系统，其特征在于，所述第一上位机(101)包括PCI数据采集卡以及CAN总线通讯板卡，所述PCI数据采集卡用于对单板总线节点的模拟量和数字量输出进行测量； 所述第二上位机(102)包括双通道CAN总线通讯板卡和四口 RS-422通讯板卡； 所述双通道CAN总线通讯板卡包括两个CAN总线接口，其中一个CAN总线接口与所述CAN总线节点和第一单板总线节点(104)的CAN总线连接，另一个CAN总线接口与所述第一上位机(101)的CAN总线通讯板卡连接； 所述四口 RS-422通讯板卡中两个RS-422接口用于与第二单板总线节点(105)连接，另外两个RS-422接口为备用接口。
4.如权利要求3所述的CAN总线测试系统，其特征在于，所述单板总线节点包括单片机、CAN收发器、RS-422通讯收发器、A/D转换器以及D/A转换器； 所述单片机分别与所述CAN收发器、RS-422通讯收发器、A/D转换器以及D/A转换器连接，并通过对应的处理电路连接外部接口实现通讯处理。
5.如权利要求4所述的CAN总线测试系统，其特征在于，所述第一上位机(101)内部安装有四块基于USB线的测试板卡，所述测试板卡的数据/模拟转换端与所述单板总线节点的模拟量输入端连接，所述测试板卡的数据输出端与所述单板总线节点数据输入端连接，数据输入端与所述单板总线节点数据输出端连接； 所述测试板卡通过USB接口与外部的手提电脑连接，手提电脑可以通过测试板卡向单板总线节点发送模拟量和数字量信号。
6.如权利要求1所述的CAN总线测试系统，其特征在于，所述CAN总线节点为平板电脑装配而成，其输入方式为触摸屏方式。
7.如权利要求4所述的CAN总线测试系统，其特征在于，所述单片机选用飞思卡尔16位高性能MC9S 12HZ 128VAL单片机；所述RS-422通讯收发器采用MAX489ESD芯片；所述CAN收发器采用TJA1040T芯片；所述A/D转换器采用TI公司的12位精度ADC7844芯片；所述D/A转换器采用DAC7573IPWR芯片。
8.如权利要求5所述的CAN总线测试系统，其特征在于，所述测试系统设于机柜(I)内； 所述机柜(I)从上至下依次包括上位机显示屏(2)、CAN总线节点(103)、上位机的键盘⑶和鼠标(4)、上位机主机(5)、单板总线节点以及供电设备(106)； 所述单板总线节点的前端面设有控制面板(6)； 所述机柜(I)的底部设有脚轮。
9.如权利要求8所述的CAN总线测试系统，其特征在于，所述控制面板(6)左端自上而下依次设有测试模块校准接口连接器(60)、单板总线节点I信号接口连接器(61)、单板总线节点2信号接口连接器(62)、单板总线节点3信号接口连接器(63)、单板总线节点4信号接口连接器(64)、USB接口 (65)以CAN总线接口 (66)； 所述各连接器为DB37连接器，用于分别将第一上位机(101)的测试板卡的模拟/数字之间的转换信号和数据输入/输出信号以及各单板总线节点的模拟/数字之间的转换信号和数据输入/输出信号通道汇集于各个校准接口，并采用通讯电缆连接测试模块校准接口和各单板总线节点信号接口实现测试功能； 所述USB接口 ￠5)为测试板卡的USB接口，用于与外部手提电脑连接监控；所述CAN总线接口(66)为双通道CAN总线通讯板卡的两个CAN总线接口。
10.如权利要求1所述的CAN总线测试系统，其特征在于，所述控制面板(6)的中间设有四个单板总线节点的接口以及四个CAN总线节点(103)的接口 ；所述控制面板(6)的右端还设有供电指示灯(67)和总电源开关(68)。
【文档编号】G05B19/418GK204215234SQ201420543575
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】王有闯 申请人:王有闯, 程嗣怡, 索中英, 修宏明