一种CAN扩展器及CAN网络总线系统的制作方法

本实用新型实施例涉及通信技术领域，特别涉及一种can扩展器及can网络总线系统。

背景技术：

控制器局域网络(controllerareanetwork，简称：can)总线是一种能够用于构建串行通信网络的现场总线。根据传输线理论，信号在传输线中传输，传输距离超过一定的长度时,通讯总线的抗干扰能力就会出现下降,如果遇到不连续的传输介质，会发生反射现象，该反射现象的原理与光信号从一种媒介进入另一种媒介会发生反射现象的原理相似。由于can总线收发器的阻抗都比较高，构成can总线的一对差分线是彼此孤立的、没有连接到一起，当信号传输到can总线中的一条线的末端时，就会发生反射现象，反射波与信号波叠加，会使信号波形发生畸变，就会使can总线收发器接收到错误的数据，造成通信错误。因此，可以通过在can总线的首尾两端加一个与传输线的特性阻抗相近的终端电阻消除反射现象,以保证通讯总线的信号稳定性。

在实现本实用新型实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：节点是通过can扩展器进行连接至can总线实现节点之间的通信的，置于can总线首尾两端的can扩展器需要接入终端电阻，在需要接入新的节点时，需要人工判断接入新的节点后，是否有且仅有首尾两端的can总线计入终端电阻，并手动连接设置首尾两端的终端电阻，非常麻烦。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例的目的是提供一种能够自动接入终端电阻的can扩展器及can网络总线系统。

本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种can扩展器，包括：

第一对接单元，包括：第一高位数据端口、第一低位数据端口、第一连接端口和接地端口；

第二对接单元，包括：第二高位数据端口、第二低位数据端口、第二连接端口和电源端口，所述第二高位数据端口与所述第一高位数据端口连接，所述第二低位数据端口与所述第一低位数据端口连接；

开关电路，连接在所述第一连接端口和所述第二连接端口之间，所述开关电路包括终端电阻，所述终端电阻设置在所述第一高位数据端口和所述第一低位数据端口之间，所述开关电路用于根据所述第一连接端口和所述第二连接端口的电平，控制所述终端电阻在所述第一高位数据端口和所述第一低位数据端口之间的通断。

在一些实施例中，所述开关电路包括：

开关单元；

终端电阻，其一端与所述第一高位数据端口连接，并且另一端通过所述开关单元与所述第一低位数据端口连接；

控制单元，分别与所述第一连接端口、所述第二连接端口和所述开关单元连接，所述控制单元用于根据所述第一连接端口和所述第二连接端口的电平，控制所述开关单元的通断。

在一些实施例中，所述开关单元包括继电器，所述继电器包括公共引脚、常开引脚、常闭引脚、线圈输出引脚和线圈输入引脚，所述公共引脚与第一低位数据端口连接，所述常闭引脚与所述第一高位数据端口连接，所述线圈输入引脚与所述第一连接端口连接；

所述控制单元包括可控制开关，所述可控制开关的输入端与所述线圈输出引脚连接，所述可控制开关的输出端与第二连接端口连接，所述可控制开关的控制端与所述线圈输入引脚连接，当所述继电器没有通电时，所述公共引脚与所述常闭引脚导通，当所述继电器通电时，所述公共引脚与所述常开引脚导通。

在一些实施例中，所述可控制开关为三极管，所述三极管的基极为所述可控制开关的控制端，所述所述开关管的集电极为所述可控制开关的输入端，所述开关管的发射极为所述可控制开关的输出端。

在一些实施例中，所述控制单元还包括下拉电阻，所述下拉电阻的两端分别与所述三极管的基极和发射极连接。

在一些实施例中，所述控制单元还包括：分压电阻，所述三极管的基极通过所述分压电阻与所述继电器的线圈输入引脚连接。

在一些实施例中，所述控制单元还包括：二极管，所述二极管的正极与所述继电器的线圈输出引脚连接，所述二极管的负极与所述继电器的线圈输入引脚连接。

为解决上述技术问题，第二方面，本实用新型实施例中提供了一种can网络总线系统，包括：can总线，以及至少两个如上述第一方面所述的can扩展器，所述至少两个can扩展器分别与所述can总线通信连接。

在一些实施例中，所述can网络总线系统还包括：

至少两个节点，一节点对应与一所述can扩展器通信连接，所述至少两个节点通过所述can总线通信连接。

在一些实施例中，所述节点包括：

can总线收发器，一所述can总线收发器对应与一所述can扩展器连接；

can总线控制器，所述can总线控制器与所述can总线收发器通信连接。

与现有技术相比，本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例中提供了一种can扩展器及can网络总线系统，该can网络总线系统包括can总线和至少两个can扩展器，该至少两个can扩展器通过can总线通信连接，该can扩展器包括第一对接单元、第二对接单元和开关电路，该开关电路连接在第一对接单元中的第一连接端口和第二对接单元的第二连接端口之间，且该开关电路包括终端电阻，该设置在第一对接单元中的第一高位数据端口和第一低位数据端口之间，开关电路用于根据第一连接端口和第二连接端口的电平，控制终端电阻在所述第一高位数据端口和所述第一低位数据端口之间的通断，以实现控制终端电阻的自动接入。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种can扩展器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的开关单元、终端电阻和控制单元的电气连接示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种can网络总线系统的结构框图；

图4是本实用新型实施例提供的一种can网络总线系统的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种节点的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型实施例构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型实施例的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型实施例。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

具体地，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

实施例一

本实用新型实施例提供了一种can扩展器，请参见图1，为本实用新型实施例提供的一种can扩展器的结构示意图，所述can扩展器100包括：第一对接单元110、第二对接单元120和开关电路130。

所述第一对接单元110包括：第一高位数据端口can+、第一低位数据端口can-、第一连接端口a和接地端口gnd。

所述第二对接单元120包括：第二高位数据端口can+、第二低位数据端口can-、第二连接端口b和电源端口vcc，所述第二高位数据端口can+与所述第一高位数据端口can+连接，所述第二低位数据端口can-与所述第一低位数据端口can-连接。

所述开关电路130连接在所述第一连接端口a和所述第二连接端口b之间，所述开关电路130包括终端电阻r0，所述终端电阻r0设置在所述第一高位数据端口can+和所述第一低位数据端口can-之间，所述开关电路130用于根据所述第一连接端口a和所述第二连接端口b的电平，控制所述终端电阻r0在所述第一高位数据端口can+和所述第一低位数据端口can-之间的通断。

本实用新型实施例中提供了一种can扩展器，该can扩展器包括第一对接单元、第二对接单元和开关电路，该开关电路连接在第一对接单元中的第一连接端口和第二对接单元的第二连接端口之间，且该开关电路包括终端电阻，该设置在第一对接单元中的第一高位数据端口和第一低位数据端口之间，开关电路用于根据第一连接端口和第二连接端口的电平，控制终端电阻在所述第一高位数据端口和所述第一低位数据端口之间的通断，以实现控制终端电阻的自动接入。

在一些实施例中，请继续参见图1，所述开关电路130包括：开关单元131和所述终端电阻r0。

所述终端电阻r0一端与所述第一高位数据端口can+连接，并且另一端通过所述开关单元131与所述第一低位数据端口can-连接。在本实用新型实施例中，所述终端电阻r0通常可以采用电阻值为120欧姆的电阻，在实际使用时，还需要根据实际情况进行调整，所述终端电阻r0的电阻值应由传输电缆的特性阻抗所决定，例如，双绞线的特性阻抗为120欧姆，则can总线上的首尾两个端点也应集成120欧姆的终端电阻。而can总线在长距离通信的情况下，120欧姆的电阻也未必合适，此时就需要调整。以标准的1.5平方毫米线径的屏蔽双绞线为例：1km-2km的can总线，其终端电阻值应取120欧姆；3km左右及以上长度的can总线，其终端电阻的电阻值应至少取160欧姆；4km左右及以上长度的can总线，其终端电阻的电阻值应至少取220欧姆；10km左右及以上长度的can总线，其终端电阻的电阻值应至少取390欧姆。

在一些实施例中，请参见图2，为本实用新型实施例提供的开关单元、终端电阻和控制单元的电气连接示意图。进一步地，所述开关电路130还可以包括：控制单元132，所述控制单元132分别与所述第一连接端口a、所述第二连接端口b和所述开关单元131连接，所述控制单元132用于根据所述第一连接端口a和所述第二连接端口b的电平，控制所述开关单元131的通断。

在一些实施例中，请继续参见图2，基于图1及其相关实施例所述的can扩展器，所述开关单元131、所述终端电阻r0和所述控制单元132包括但不限于具有以下特征和电气连接关系：

所述开关单元131包括继电器j1，所述继电器j1为常闭继电器，所述继电器j1包括公共引脚11、常开引脚12、常闭引脚13、线圈输出引脚14和线圈输入引脚15，所述公共引脚11与第一低位数据端口can-连接，所述常闭引脚13与所述第一高位数据端口can+连接，所述线圈输入引脚15与所述第一连接端口a连接。

在其他的一些实施例中，所述开关单元131也可以是光耦等开关通断器件，不限于本申请实施例所述的继电器，相应的，该开关器件同样需要设置有如上述五个引脚，以实现根据第一连接端口a和第二连接端口b的电平差控制所述终端电阻r0是否接入第一高位数据端口can+和第一低位数据端口can-之间，具体地，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本申请实施例的限定。

所述第一连接端口a或所述第二连接端口b置于浮空状态时，触片k1连接所述公共引脚11和所述常闭引脚13，所述常闭继电器j1置于常闭，所述终端电阻r0接入电路中；所述第一连接端口a与电源端口vcc连接，且所述第二连接端口b与接地端gnd连接时，所述触片k1连接所述公共引脚11和所述常开引脚12，所述常闭继电器j1置于常开，所述终端电阻r0未接入电路中。

所述控制单元132包括可控制开关q1，所述可控制开关q1的输入端21与所述线圈输出引脚14连接，所述可控制开关q1的输出端22与第二连接端口b连接，所述可控制开关q1的控制端23与所述线圈输入引脚15连接，当所述继电器j1没有通电时，所述公共引脚11与所述常闭引脚13导通，当所述继电器j1通电时，所述公共引脚11与所述常开引脚12导通。

所述可控制开关q1为npn型三极管，所述三极管的基极为所述可控制开关的控制端23，所述所述开关管的集电极为所述可控制开关的输入端21，所述开关管的发射极为所述可控制开关的输出端22。

所述第一连接端口a置于置于浮空状态时，所述可控制开关q1断开，所述常闭继电器j1置于常闭；所述第一连接端口a与电源端口vcc连接时，所述可控制开关q1导通，所述常闭继电器j1置于常开。

所述控制单元132还包括:下拉电阻r1，所述下拉电阻r1的两端分别与所述三极管q1的基极和发射极连接。所述下拉电阻r1用于拉高所述三极管q1的基极电平，避免三极管q1基极悬空，导致信号不稳定，提高电路的可靠性。

所述控制单元132还包括：分压电阻r2，所述三极管q1的基极通过所述分压电阻r2与所述继电器j1的线圈输入引脚15连接。所述分压电阻r2用于限流，防止信号源过载。

所述控制单元132还包括：二极管d1，所述二极管d1的正极与所述继电器j1的线圈输出引脚14连接，所述二极管管的负极与所述继电器j1的线圈输入引脚15连接。所述二极管d1用于保护电路，防止电路反接烧坏电子元器件。

实施例二

本实用新型实施例提供了一种can网络总线系统，请参见图3，为本实用新型实施例提供的一种can网络总线系统的结构框图，所述can网络总线系统200包括：can总线，以及至少两个如上所述的can扩展器100，所述至少两个can扩展器100分别与所述can总线通信连接。

在本实用新型实施例中，所述can扩展器100设置有n个，因此，图3所示can网络总线系统中设置有can扩展器100-1、can扩展器100-2、……、can扩展器100-n，其中，n表示正整数。

需要说明的是，由于本实施例中的can扩展器可以为上述实施例一所述的can扩展器，因此，实施例一中can扩展器的相应内容同样适用于本实施例，此处不再详述。

本实用新型实施例中提供的can网络总线系统包括can总线包括至少两个can扩展器，该至少两个can扩展器通过can总线通信连接，该can网络总线系统能够通过所述can扩展器控制在链接在can总线首尾两端的can扩展器中终端电阻的接入。

具体地，请参见图4，本实用新型实施例提供的一种can网络总线系统的结构示意图。图4以三个can扩展器为例，包括扩展器100-1、can扩展器100-2和、can扩展器100-3。其中，第一个can扩展器中，第一连接端口a为浮空状态float，未接入外界电源vcc，第二连接端口b与第三个can扩展器中的接地端口gnd连接，如图2所示电路中继电器j1不导通，继电器j1置于常闭，终端电阻r0接入；第二个can扩展器中，第一连接端口a与第一个can扩展器中的电源端口vcc连接，第二连接端口b与第三个can扩展器中的接地端口gnd连接，继电器j1置于常开，终端电阻r0未接入；第三个can扩展器中，第一连接端口a与第二个can扩展器中的电源端口vcc连接，第二连接端口b为浮空状态float，未接地，如图2所示电路中继电器j1不导通，继电器j1置于常闭，终端电阻r0接入。

如上所述，本实用新型实施例提供的can网络总线系统能够通过所述can扩展器实现can总线首尾两端自动接入终端电阻。本实用新型通过第一对接单元和第二对接单元配合接入can总线的终端电阻，在多个节点进行级联的can网络总线系统中，不需要人为判断级联的can网络总线系统中首尾两端，随机在配置can网络总线系统中节点模块，终端电阻能够自动接入到can网络总线系统的始末,简单快捷，省时省力。

在一些实施例中，请继续参见图3，所述can网络总线系统200还包括：至少两个节点210，一节点210对应与一所述can扩展器100通信连接，所述至少两个节点210通过所述can总线通信连接。所述节点210可以是各类需要通过can总线进行通信连接的电子元器件或通讯网络。

在一些实施例中，请参见图5，为本实用新型实施例提供的一种节点的结构示意图，节点210包括：can总线收发器220和can总线控制器230，一所述can总线收发器对应与一所述can扩展器连接，所述can总线控制器与所述can总线收发器通信连接。

所述can总线收发器220为can总线的物理层，用于将二进制码流转换为差分信号发送，或将差分信号转换为二进制码流接收，所述can总线收发器220通过所述can扩展器100与can总线物理连接。

所述can总线控制器230用于实现can总线的协议底层以及数据链路层，用于生成can帧并以所述二进制码流的方式发送至所述can总线收发器220。

本实用新型实施例中提供了一种can扩展器及can网络总线系统，该can网络总线系统包括can总线和至少两个can扩展器，该至少两个can扩展器通过can总线通信连接，该can扩展器包括第一对接单元、第二对接单元和开关电路，该开关电路连接在第一对接单元中的第一连接端口和第二对接单元的第二连接端口之间，且该开关电路包括终端电阻，该设置在第一对接单元中的第一高位数据端口和第一低位数据端口之间，开关电路用于根据第一连接端口和第二连接端口的电平，控制终端电阻在所述第一高位数据端口和所述第一低位数据端口之间的通断，以实现控制终端电阻的自动接入。

需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。