零延时CAN总线中继器的制作方法

本实用新型涉及CAN总线中继器技术领域，尤其涉及一种零延时CAN总线中继器。

背景技术：

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)的简称，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准(ISO 11898)，是国际上应用最广泛的现场总线之一。

CAN中继作为CAN网络的关键设备，传统的CAN中继产品通常由MCU(微控制器)、CAN控制器和CAN收发器三部分组成，如图1所示，其中MCU负责数据的缓存和转发，CAN控制器将数据转换成CAN帧格式，最终通过CAN收发器接入CAN网络。例如专利号为CN207869130U公开的一种CAN总线中继器，专利号为CN203504586U公开的CAN总线中继器，专利号为

CN104009901A公开的基于LPC1768平台的CAN中继器及数据转发方法，均是采用这种方式。

以MCU和CAN控制器为硬件模型的CAN中继器存在着以下缺点：一是由于采用先存储后转发处理模式，数据帧在中继上会产生不小于一帧数据的延时，二是当网络负荷重时，可能因中继缓冲区存储空间不足而产生丢帧现象，三是该类CAN中继均需配置通信波特率后才能使用，无法做到波特率自适应，四是MCU和CAN控制器的存在会使中继的功耗较大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于纯硬件结构零延时CAN总线中继器，一是解决了现有中继器上至少会产生一帧数据延时的缺陷，可实现CAN信号的零延时传输，二是取消了缓冲单元，解决了传统中继可能丢帧的缺陷，三是解决了现有CAN中继器波特率不能自适应的缺陷，四是取消了MCU，解决了现有CAN中继功耗较大的缺陷。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种零延时CAN总线中继器，包括与总线连接的两个CAN收发器，所述两CAN收发器分别与D接触器相连，且两CAN收发器与异或门连接，所述异或门与D触发器连接。

作为优选，所述CAN收发器采用CAN收发器SN65HVD251。

作为优选，所述D触发器采用D触发器SN74LVC1G74。

作为优选，所述异或门采用异或门NC7ST86。

本实用新型零延时CAN总线中继器的有益效果是：

(1)现有的以MCU和CAN控制器为模型的中继均采用先存储后转发的模式，使得CAN信号在中继上会产生至少一帧数据的延时，本专利中的CAN中继器采用基于触发器和门电路的硬件解决方式实现了物理层信号的零延时传输；

(2)现有的CAN中继器均采用先存储后转发的模式，当网络负荷重时，可能因中继缓冲区存储空间不足而产生丢帧现象，本专利中的CAN中继器在物理层实现了透明传输，从根本上杜绝了因为缓冲而造成丢帧的可能性；

(3)现有的CAN中继器在使用前需要先设置好波特率，在网络波特率改变时需要重新设置，本专利中的CAN中继器能做到波特率自适应；

(4)本专利中以纯硬件搭建的CAN中继器，相对于现有的MCU结构的CAN中继器能极大的降低功耗。

附图说明

图1为现有技术中CAN总线中继器的结构示意图；

图2为本实用新型的零延时CAN总线中继器的结构示意图；

图3为本实用新型的零延时CAN总线中继器的总线模型图；

图4为本实用新型的零延时CAN总线中继器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图2所示的零延时CAN总线中继器，包括与总线连接的两个CAN收发器，所述两CAN收发器分别与D接触器相连，且两CAN收发器与异或门连接，所述异或门与D触发器连接，其中D触发器主要用于控制电平信号传递，异或门用于产生D触发器翻转所需的脉冲信号，CAN收发器用于接入CAN网络。

D触发器真值表如下表所示：

CAN总线信号用隐性代表逻辑1，显性代表逻辑0，根据总线仲裁规则，当总线上显隐性信号同时出现时，总线表现为显性。

以下采用图3、图4进行描述，其中T1、T2为CAN终端，R为CAN中继器，总线CAN1、CAN2分别接入CAN收发器的U1和U2，U3为异或门，U4为D触发器，CAN收发器采用SN65HVD251，D触发器采用SN74LVC1G74，异或门采用NC7ST86。

由于模型的两侧完全对称，在单端发送模式下，T1或T2作为发送端并无差别，在此拟将T2作为发送端，T1作为接收端。

当CAN总线空闲时，中继R中的信号Tx1，Tx2，Rx1，Rx2，Set1，Set2均会在高电平时达到稳态。

当T2端信号从隐性跳变成显性时，总线CAN2呈显性电平，Rx2端接收到低电平，D触发器U4A会在CP的上升沿完成Rx2到Tx1端的信号传递，最终Tx1在低电平时达到稳态，T2的显性电平就传递到了T1端。

当T2端信号从显性跳变成隐性时，此时Tx2仍处于高电平，总线CAN2的仲裁结果为隐性，Rx2端接收到高电平，D触发器U4A会在CP的上升沿完成Rx2到Tx1端的信号传递，最终Tx1，Tx2在高电平时达到稳态，T2端的隐性电平就传递到了T1端。

当T1，T2端信号同时从隐性跳变成显性时，此时Tx1，Tx2仍处于高电平，Tx1，Tx2通过反馈电路完成自锁，因此CAN1，CAN2仍为显性电平，T1，T2端信号传输完成。

最后应说明的是：以上上述的实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应上述的以权利要求的保护范围为准。