CAN总线物理拓扑验证系统的制作方法

本实用新型属于车辆技术领域，具体的说是一种CAN总线物理拓扑验证系统。

背景技术：

CAN总线物理拓扑设计的合理性直接关系到整车CAN节点间通信的正确性和稳定性，同时物理拓扑的设计又与整车成本息息相关。目前国际标准中对CAN网络物理拓扑的设计提出了一些相关要求，但在实际设计中经常受到整车各节点的布置情况、线束工艺实施的难易、成本要求等制约，在实际开发中常会违背国际标准的要求。而目前国内对CAN总线物理拓扑的设计还停留在前期粗略的理论分析和软件仿真的基础之上，缺少高准确度的前期实物验证环节，所以设计方案需要等到后期整车试制阶段才能验证网络节点之间通信的可靠性，一旦设计需要整改，将影响成本或周期，给整车开发带来一定的风险。

CAN总线物理拓扑的设计的关键参数包括网络通信速率、节点数量、阻抗匹配、干线长度、支线长度，若这些参数设置不合理将会导致总线信号出现幅值衰减、反射振荡、收发器电平识别出错，使信号传输中出现错误帧，导致通信失败。

技术实现要素：

本实用新型提供一种CAN总线物理拓扑验证系统，其能验证在选定的通信速率下，节点数量、电阻匹配、干线长度、支线长度设计的正确性，从而更加科学合理的将这些参数进行调整，从而保证CAN总线物理层传输的可靠性，解决了现有CAN总线物理拓扑设计的上述不足。

本实用新型的技术方案结合附图说明如下：

一种CAN总线物理拓扑验证系统，该系统包括若干节点、干线线束和支线线束；具体的拓扑验证系统结构为：第1节点1与第1干线线束2-1前端相连；第2节点2与第1支线线束1-1前端相连；第1支线线束1-1后端与第1干线线束2-1后端、第2干线线束2-2前端相连；第3节点3与第2支线线束1-2前端相连，第2支线线束1-2后端与第2干线线束2-2后端、第3干线线束2-3前端相连；第4节点4与第3支线线束1-3前端相连，第3支线线束1-3后端与第3干线线束2-3后端、第4干线线束2-4前端相连；第n-1节点n-1与第n-2支线线束1-n-2前端相连，第n-2支线线束1-n-2后端与第n-2干线线束2-n-2后端、第n-1干线线束2-n-1前端相连；第n-1干线线束2-n-1后端与第n节点n相连。

所述的节点内嵌处理器1-1-1；所述的处理器1-1-1的输入端口与通信速率选择按键A1-1-2、通信速率选择按键B1-1-3、通信速率选择按键C1-1-4相连；所述的处理器1-1-1的状态显示输出端口与通信指示灯1-1-5相连；所述的处理器1-1-1的数据收发端口与收发器1-1-6的数据收发端口相连；所述的收发器1-1-6的总线电平输出端口与共模电感1-1-7的一端相连；所述的共模电感1-1-7的另一端与开关A1-1-8、开关B1-1-9、开关C1-1-10、开关D1-1-11前端连接，形成并联连接方式；所述的开关A1-1-8后端与终端电阻A1-1-12前端相连；所述的开关B1-1-9后端与终端电阻B1-1-13前端相连；所述的开关C1-1-10后端与终端电阻C1-1-14前端相连；所述的开关D1-1-11后端直接通过导线与终端电阻A1-1-12、终端电阻B1-1-13、终端电阻C1-1-14的后端相连后连接到支线或干线线束上。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型可根据各种CAN总线物理拓扑进行通信速率、节点数量、阻抗匹配、干线长度、支线长度的灵活配置，其真实性和可靠性较高，并可直观的通过通信指示灯实时观察节点通信状态。本实用新型使CAN总线物理拓扑的设计方案在整车网络开发前期就可得到充分的验证，为整车CAN总线物理拓扑的开发提供了风险保障。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构图；

图2为各节点的内部结构示意图。

具体实施方式

参阅图1，一种CAN总线物理拓扑验证系统，该系统包括若干节点、干线线束和支线线束；具体的拓扑验证系统结构为：第1节点1与第1干线线束2-1前端相连；第2节点2与第1支线线束1-1前端相连；第1支线线束1-1后端与第1干线线束2-1后端、第2干线线束2-2前端相连；第3节点3与第2支线线束1-2前端相连，第2支线线束1-2后端与第2干线线束2-2后端、第3干线线束2-3前端相连；第4节点4与第3支线线束1-3前端相连，第3支线线束1-3后端与第3干线线束2-3后端、第4干线线束2-4前端相连；以此类推，第n-1节点n-1与第n-2支线线束1-n-2前端相连，第n-2支线线束1-n-2后端与第n-2干线线束2-n-2后端、第n-1干线线束2-n-1前端相连；第n-1干线线束2-n-1后端与第n节点n相连。节点、干线线束、支线线束数量不做限制，以及各线束长度均可以按照具体的CAN总线物理拓扑设计方案进行设置。

参阅图2，各节点内部特征相同，所述的节点内嵌处理器1-1-1；所述的处理器1-1-1的输入端口与通信速率选择按键A1-1-2、通信速率选择按键B1-1-3、通信速率选择按键C1-1-4相连，通信速率选择按键A、B、C分别可设置的通信速率为250Kbps、500Kbps、1Mbps；所述的处理器1-1-1的状态显示输出端口与通信指示灯1-1-5相连，，当通信成功时指示灯显示为绿色，通信出现错误时，通信指示灯1-1-5显示为红色；所述的处理器1-1-1的数据收发端口与收发器1-1-6的数据收发端口相连；所述的收发器1-1-6的总线电平输出端口与共模电感1-1-7的一端相连；所述的共模电感1-1-7的另一端与开关A1-1-8、开关B1-1-9、开关C1-1-10、开关D1-1-11前端连接，形成并联连接方式；所述的开关A1-1-8后端与终端电阻A1-1-12前端相连；所述的开关B1-1-9后端与终端电阻B1-1-13前端相连；所述的开关C1-1-10后端与终端电阻C1-1-14前端相连；所述的开关D1-1-11后端直接通过导线与终端电阻A1-1-12、终端电阻B1-1-13、终端电阻C1-1-14的后端相连后连接到支线或干线线束上。所有开关默认打开，当开关A1-1-8闭合则选择的终端电阻阻值为120欧姆，当开关B1-1-9闭合则选择的终端电阻阻值为2600欧姆，当开关C1-1-10闭合则选择的终端电阻阻值为9280欧姆，当开关D1-1-11闭合则将不选择任何终端电阻，直接接入CAN网络中，各通信节点上电后均可发送特定周期和ID的报文。

实施例1

某车型CAN总线物理拓扑的设计方案为：CAN子网含5个CAN节点，通信速率为250Kbps，第1节点和第5节点为线束最远端的两个节点，其终端电阻阻值为120欧姆，其他各节点终端电阻阻值均为2600欧姆，第1节点与第2节点之间干线长度为0.35m，第2节点支线长度为0.63m，第3节点支线长度为2.3m，第2节点与第3节点之间的干线长度为3.2m，第4节点支线长度为0.5m，第3节点和第4节点之间干线长度为1.1m，第4节点与第5节点之间干线长度为6.6m。可以看出该车型物理拓扑设计方案中第3节点支线长度过长，不满足国际标准1m的要求，故采用本实用新型进行设计验证的过程如下：设置第1干线线束长度为0.35m，第1支线线束长度为0.63m，第2支线线束长度为2.3m，第2干线线束长度为3.2m，第3支线线束长度为0.5m，第3干线线束长度为1.1m，第4干线线束长度为6.6m；系统进行上电，通过操作各节点通信速率选择按键A1-1-2，设置各节点的通信速率为250Kbps；通过闭合第1节点和第5节点的开关A1-1-8，设置第1节点和第5节点的终端电阻阻值为120欧姆；通过闭合第2节点、第3节点、第4节点的开关B1-1-9，设置第2节点、第3节点、第4节点的终端电阻阻值为2600欧姆。此时全部设置已经完毕，经观察各节点通信指示灯颜色均显示为绿色，说明此时通信正常，未出现错误帧，则可判定该方案可进行实施，同时本实用新型可结合示波器进行总线信号波形的进一步分析。

实施例2

某车型CAN总线物理拓扑的设计方案为：CAN子网含20个CAN节点，通信速率为500Kbps，第1节点和第20节点为线束最远端的两个节点，其终端电阻阻值为120欧姆，其他各节点终端电阻阻值均为2600欧姆，由于该CAN子网节点数量较多，可能会超出了收发器的驱动能力，故采用本实用新型进行设计验证的过程如下：按照待验证设计方案设置各干线线束和各支线线束长度，设置方法与实例1相同，系统进行上电，通过操作各节点通信速率选择按键B1-1-3，设置各节点的通信速率为500Kbps；通过闭合第1节点和第20节点的开关A1-1-8，设置第1节点和第20节点的终端电阻阻值为120欧姆；通过闭合其余节点的开关B1-1-9，设置其余节点的终端电阻阻值为2600欧姆。此时全部设置已经完毕，经观察部分节点通信指示灯颜色出现红色，说明此时通信出现错误，由于节点数量过多，导致环境阻抗无法满足收发器的电平驱动，则可判定该方案不可进行实施。以上经理论分析，在不改变节点数量的前提下，通过增大支线节点的终端电阻阻值可改善此设计方案。利用本实用新型对更新后的设计方案进行验证：保持其他设置不变，改变部分节点的终端电阻设置，通过打开第10节点、第11节点、第12节点、第13节点、第14节点、第15节点、第16节点、第17节点、第18节点、第19节点的开关B，然后闭合第10节点、第11节点、第12节点、第13节点、第14节点、第15节点、第16节点、第17节点、第18节点、第19节点的开关C，设置第10节点、第11节点、第12节点、第13节点、第14节点、第15节点、第16节点、第17节点、第18节点、第19节点的终端电阻阻值为9280欧姆；此时再观察各节点通信指示灯状态，颜色均显示为绿色，说明此时通信已恢复正常，调整后的方案可进行实施。