RS485接口转CAN总线接口的适配器的制作方法

本实用新型涉及适配器技术领域，尤其涉及rs485接口转can总线接口的适配器。

背景技术：

can总线因其突出的可靠性、实时性、灵活性等优点而被广泛应用，目前采用rs485的系统还比较多，因此常采用rs485接口转can总线接口的适配器实现两种总线的转换。由于rs485接口转can总线接口的适配器常应用于工业领域，现有通常在can通信模块对信号进行隔离处理，隔离干扰信号的影响，由于rs485接口转can总线接口的适配器通常应用于工业领域，存在严重的电磁干扰，而现有只在can通信模块对信号进行隔离处理的方式无法完全隔离电磁干扰，导致输入至can总线接口的信号存在稳定性差的问题。

因此，为了解决上述问题，本实用新型提出了rs485接口转can总线接口的适配器，通过在rs485接口输出信号处设置滤波电路，使得输入至can总线接口的信号稳定性强。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了rs485接口转can总线接口的适配器，通过在rs485接口输出信号处设置滤波电路，使得输入至can总线接口的信号稳定性强。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了rs485接口转can总线接口的适配器，其包括mcu芯片、rs485串行接口、rs485收发器、can-bus接口和can通信模块，还包括滤波电路；

can-bus接口包括电源接口和can总线接口；

外部电源通过电源接口给适配器中各个功能模块供电；

rs485串行接口通过滤波电路与rs485收发器的输入端电性连接，rs485收发器的输出端与mcu芯片的通信端电性连接，mcu芯片的i/o口通过can通信模块与can总线接口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，滤波电路包括电阻r22-r26、电容c5、电容c6、二极管d4和二极管d7；

rs485串行接口分别与电阻r24的一端、电阻r25的一端、电容c5的一端、电容c6的一端、二极管d4的负极和二极管d7的负极电性连接，电容c5的另一端、电容c6的另一端、二极管d4的正极和二极管d7的正极均接地，电阻r24的另一端分别与rs485收发器的输入端、电阻r22的一端电性连接，电阻r22的另一端与电源接口电性连接，电阻r25的另一端分别与rs485收发器的输入端、电阻r23的一端电性连接，电阻r23的另一端接地，电阻r26并联在电阻r24的一端和电阻r25的一端之间的线路中。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括第一光电隔离模块；

rs485收发器的输出端通过第一光电隔离模块与mcu芯片的通信端电性连接。

更进一步优选的，can通信模块包括can控制器、第二光电隔离模块和can总线收发电路；

mcu芯片的i/o口通过can控制器与第二光电隔离模块的输入端电性连接，第二光电隔离模块的输出端通过can总线收发电路与can总线接口电性连接。

更进一步优选的，can总线收发电路包括can总线收发器82c250、电阻r17、电阻r18、电容c22、电容c24、二极管d5和二极管d6；

第二光电隔离模块的输出端分别与can总线收发器82c250的第一引脚及其第四引脚电性连接，can总线收发器82c250的第七引脚通过电阻r17分别与电容c22的一端、二极管d5的负极和can总线接口电性连接，电容c22的另一端、二极管d5的正极均接地，can总线收发器82c250的第六引脚通过电阻r18的分别与电容c24的一端、二极管d6的负极和can总线接口电性连接，电容c24的另一端、二极管d6的正极均接地。

更进一步优选的，还包括电源转换模块、第一隔离电路和第二隔离电路；

外部电源通过电源接口与电源转换模块的输入端电性连接，电源转换模块的输出端分别与mcu芯片的电源端、can控制器的电源端、第二光电隔离模块的第一电源端、第一隔离电路的输入端和第二隔离电路的输入端电性连接，第一隔离电路的输出端分别与第二光电隔离模块的第二电源端、can总线收发电路的电源端电性连接，第二隔离电路的输出端分别与滤波电路的电源端、rs485收发器的电源端和第一光电隔离模块的第一电源端电性连接，mcu芯片的vdd端和第一光电隔离模块的第二电源端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括存储器；

mcu芯片的i/o口与存储器的输入端电性连接。

更进一步优选的，can-bus接口还包括配置接口、res-接口和canh接口；

mcu芯片的i/o口与配置接口电性连接。

更进一步优选的，还包括终端电阻；

can总线接口与终端电阻的一端电性连接，终端电阻的另一端与res-接口电性连接。

本实用新型的rs485接口转can总线接口的适配器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置滤波电路，滤除rs485串行接口输出的rs485数据中的电磁干扰，提高输入至can总线接口的信号的稳定性；

(2)通过设置第一光电隔离模块，在rs485收发器和mcu芯片之间进行信号隔离，消除rs485收发器和mcu芯片之间的电气影响，进一步提高输入至can总线接口信号的稳定性；

(3)通过设置第二光电隔离模块，用于在can控制器和can总线收发电路之间进行信号隔离，消除can控制器和can总线收发电路之间的电气影响，更进一步提高输入至can总线接口的信号的稳定性；

(4)通过设置第一隔离电路和第二隔离电路，一方面，对电源转换模块输出的电压分别进行稳压转换；另一方面，第一隔离电路、第二隔离电路、电源转换模块和mcu芯片的vdd端输出的电压实现第一光电隔离模块和第二光电隔离模块的电源隔离，提高第一光电隔离模块和第二光电隔离模块的隔离特性，从而提高适配器数据传输的稳定性；

(5)通过设置配置接口，给适配器提供正常转换模式和参数配置模式的选择功能，保证适配器的正常转换模式和参数配置模式是独立进行的，其中配置接口的接线状态由人工控制，将配置接口接地时，适配器进入配置模式，rs485串行接口输出配置参数信息至mcu芯片；将配置接口悬空时，适配器进入正常转换模式，rs485串行接口输出通信数据信息至mcu芯片；解决rs485串行接口在进行通信数据信息传输时，误将适配器的配置参数信息作为通信数据信息传输给can总线接口，导致can总线接口接收到错误信息的问题，提高适配器数据传输的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的rs485接口转can总线接口的适配器的系统结构图；

图2为本实用新型的rs485接口转can总线接口的适配器中rs485串行接口和滤波电路的电路图；

图3为本实用新型的rs485接口转can总线接口的适配器中rs485收发器和第一光电隔离模块的电路图；

图4为本实用新型的rs485接口转can总线接口的适配器中mcu芯片和存储器的电路图；

图5为本实用新型的rs485接口转can总线接口的适配器中can通信模块和can-bus接口的电路图；

图6为本实用新型的rs485接口转can总线接口的适配器中电源转换模块、第一隔离电路和第二隔离电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的rs485接口转can总线接口的适配器，其包括mcu芯片、rs485串行接口、rs485收发器、电源转换模块、存储器、第一隔离电路、第二隔离电路、第一光电隔离模块、滤波电路、终端电阻、can-bus接口和can通信模块。

can-bus接口，给适配器提供can总线接口、配置接口和终端电阻设置接口。优选的，如图1所示，can-bus接口包括can总线接口、canh接口、res-接口、电源接口和配置接口。本实施例中，选用如图5所示的10pin的接线端子作为can-bus接口。

rs485串行接口，作为处理器与主机连接的接口，rs485通信协议为差分传输方式。如图2所示，本实施例的rs485串口是一个db9的母头，db9的引脚1和6分别作为485a和485b引脚，输出rs485差分数据；引脚5作为接地引脚；其余引脚悬空。

滤波电路，由于rs485接口转can总线接口的适配器通常应用于工业领域，存在严重的电磁干扰，而现有只在can通信模块对信号进行隔离处理的方式无法完全隔离电磁干扰，导致输入至can总线接口的信号存在稳定性差的问题，因此，本实施例中设置滤波电路来滤除rs485串行接口输出的rs485数据中的电磁干扰，提高输入至can总线接口的信号的稳定性。本实施例中，rs485串行接口通过滤波电路与rs485收发器的输入端电性连接，滤波电路的电源端与第二隔离电路的输出端电性连接。优选的，如图2所示，滤波电路包括电阻r22-r26、电容c5、电容c6、二极管d4和二极管d7；rs485串行接口分别与电阻r24的一端、电阻r25的一端、电容c5的一端、电容c6的一端、二极管d4的负极和二极管d7的负极电性连接，电容c5的另一端、电容c6的另一端、二极管d4的正极和二极管d7的正极均接地，电阻r24的另一端分别与rs485收发器的输入端、电阻r22的一端电性连接，电阻r22的另一端与电源接口电性连接，电阻r25的另一端分别与rs485收发器的输入端、电阻r23的一端电性连接，电阻r23的另一端接地，电阻r26并联在电阻r24的一端和电阻r25的一端之间的线路中。如图2所示，电阻r22的另一端为滤波电路的电源端。其中，电阻r22为上拉电阻，电阻r23为下拉电阻，使输入至rs485收发器的信号电平更稳定，从而提高适配器的稳定性；电阻r24、电容c5、电阻r25和电容c6组成两组rc滤波电路，滤除rs485串行接口输出的rs485协议数据中的电磁干扰信号；二极管d4和二极管d7为瞬时抑制二极管，用于吸收浪涌电压，防止浪涌电压击穿损坏适配器内部元器件；电阻r26为匹配电阻，使rs485串行接口与can总线接口阻抗匹配，提高rs485-can转换的功率。

rs485收发器，一方面，对rs485串行接口输出的rs485协议数据进行控制，转换为全双工模式；另一方面，由于rs485电平标准不在mcu芯片能接受的电平范围内，因此设置rs485收发器对rs485串行接口输出的rs485协议数据进行电平转换，输出+5v的rs485数据至mcu芯片。本实施例中，rs485串行接口通过滤波电路与rs485收发器的输入端电性连接，rs485收发器的输出端通过第一光电隔离模块与mcu芯片的通信端电性连接。本实施例中，不涉及对rs485收发器内部算法及其结构的改进，因此，在此不再累述rs485收发器的内部算法及结构。优选的，采用如图3所示的max485芯片。

第一光电隔离模块，用于在rs485收发器和mcu芯片之间进行信号隔离，消除rs485收发器和mcu芯片之间的电气影响，进一步提高输入至can总线接口的信号的稳定性。本实施例中，rs485收发器的输出端通过第一光电隔离模块与mcu芯片的通信端电性连接，第一光电隔离模块的第一电源端与第二隔离电路的输出端电性连接，第一光电隔离模块的第二电源端与mcu芯片的vdd端电性连接。本实施例中，不涉及对第一光电隔离模块结构的改进，因此，在此不再累述第一光电隔离模块的电路结构。优选的，第一光电隔离模块选用如图4所示的光耦合器6n317；如图3所示，第一光电隔离模块包括三个光耦合器6n317，分别用u5、u10和u13表示，u5的第8引脚、u10的第8引脚为第一光电隔离模块的第二供电端，u13的第8引脚为第一光电隔离模块的第一供电端。

mcu芯片，为rs485接口转can总线接口的适配器的主控制器芯片，通过rs485串行接口接收主机传输的rs485协议数据，根据rs485-can转换的标准协议将rs485协议数据转换为can协议数据，并传输至从机。本实施例中，mcu芯片的电源端与电源转换模块的输出端电性连接，rs485收发器的输出端通过第一光电隔离模块与mcu芯片的通信端电性连接，mcu芯片的i/o口通过can通信模块与can总线接口电性连接，mcu芯片的vdd端与第一光电隔离模块的第二电源端电性连接。其中，rs485-can转换算法属于标准协议，也属于现有技术，并且本实施例中，并不涉及对软件算法的改进，本实施例主要保护适配器的接口类型与硬件结构。优选的，如图4所示，mcu芯片选用c8051f340/1/4/5系列芯片；其中，c8051f340芯片的p0.4、p0.5引脚为mcu芯片的通信端；regin引脚为mcu芯片的电源端；p2.6引脚为mcu芯片与配置接口连接的i/o口；p2.2、p2.3引脚为与存储器连接的i/o口。

存储器，用于存储mcu芯片的i/o口输出的配置参数信息，在适配器再次使用时无需配置参数，可直接读取存储器存储的配置参数信息进行设置，便于适配器配置参数信息的保存。本实施例中，mcu芯片的i/o口与存储器的输入端电性连接。本实施例中，不涉及对存储器内部算法及其结构的改进，因此，在此不再累述存储器的内部算法及其结构。优选的，存储器可以选用如图4所示的24c02。

can通信模块，接收来自mcu芯片的控制信号，根据控制信号对适配器的数据传输进行配置，并对mcu芯片的i/o口输出的通信数据进行转换处理，输出can差分数据至can总线接口。优选的，can通信模块包括第二光电隔离模块、can控制器和can总线收发电路。

can控制器，接收来自mcu芯片的控制信号，并根据控制信号对适配器的数据传输进行参数设置，同时将mcu芯片输出的通信数据信号转换为can信号输入至第二光电隔离模块。本实施例中，mcu芯片的i/o口通过can控制器与第二光电隔离模块的输入端电性连接，can控制器的电源端与电源转换模块的输出端电性连接。本实施例中，不涉及对can控制器内部算法及其结构的改进，因此，在此不再累述can控制器的内部算法及结构。优选的，采用如图5所示的sja1000芯片。

第二光电隔离模块，用于在can控制器和can总线收发电路之间进行信号隔离，消除can控制器和can总线收发电路之间的电气影响，更进一步提高输入至can总线接口的信号的稳定性。本实施例中，mcu芯片的i/o口通过can控制器与第二光电隔离模块的输入端电性连接，第二光电隔离模块的输出端通过can总线收发电路与can总线接口电性连接，第二光电隔离模块的第一供电端与电源转换模块的输出端电性连接，第二光电隔离模块的第二供电端与第一隔离电路的输出端电性连接。本实施例中，不涉及对第二光电隔离模块结构的改进，因此，在此不再累述第二光电隔离模块的电路结构。优选的，第二光电隔离模块选用如图5所示的光耦合器6n317；如图5所示，第二光电隔离模块包括两个光耦合器6n317，分别作为can总线数据的发送和接收的光耦合器，分别用u7、u8表示，u8的第8引脚为第二光电隔离模块的第一供电端，u7的第8引脚为第二光电隔离模块的第二供电端。

can总线收发电路，对第二光电隔离模块输出的can信号进行转换处理并滤除can差分信号中的噪声干扰信号，输出can差分数据至can总线接口。本实施例中，第二光电隔离模块的输出端通过can总线收发电路与can总线接口电性连接，can总线收发电路的电源端与第一隔离电路的输出端电性连接。优选的，如图5所示，can总线收发电路包括can总线收发器82c250、电阻r17、电阻r18、电容c22、电容c24、二极管d5和二极管d6；第二光电隔离模块的输出端分别与can总线收发器82c250的第一引脚及其第四引脚电性连接，can总线收发器82c250的第七引脚通过电阻r17分别与电容c22的一端、二极管d5的负极和can总线接口电性连接，电容c22的另一端、二极管d5的正极均接地，can总线收发器82c250的第六引脚通过电阻r18的分别与电容c24的一端、二极管d6的负极和can总线接口电性连接，电容c24的另一端、二极管d6的正极均接地。其中，电阻r17、电容c22、电阻r18和电容c24构成rc滤波电路，用于滤除can总线收发器82c250输出can差分信号中的噪声干扰信号；二极管d5和二极管d6为瞬时抑制二极管，用于防止电路中的浪涌电压烧毁can总线接口；can总线收发器82c250、电阻r17、电阻r18、电容c22、电容c24、二极管d5和二极管d6构成can总线收发电路，对第二光电隔离模块输出的can信号进行转换处理并滤除can差分信号中的噪声干扰信号，输出can差分数据至can总线接口。

can总线接口，给适配器提供can总线接口。本实施例中，mcu芯片的i/o口通过顺次连接的can控制器、第二光电隔离模块和can总线收发电路与can总线接口电性连接。如图5所示，10pin的接线端子的引脚9和引脚10作为can总线接口。

终端电阻、canh接口和res-接口，canh接口和res-接口作为终端电阻设置接口，canh接口和res-接口的接线状态由人工控制，当canh接口和res-接口短接时，终端电阻被接入适配器内部，用作终端匹配电阻，使上位机与适配器阻抗匹配，提高适配器的数据传输效率。本实施例中，终端电阻的一端与can总线接口电性连接，终端电阻的另一端与res-接口电性连接。如图5所示，电阻r20为终端电阻；10pin的接线端子的引脚7和引脚8分别作为canh接口和res-接口。

配置接口，给适配器提供正常转换模式和参数配置模式的选择功能，保证适配器的正常转换模式和参数配置模式是独立进行的，其中配置接口的接线状态由人工控制，将配置接口接地时，适配器进入配置模式，rs485串行接口输出配置参数信息至mcu芯片；将配置接口悬空时，适配器进入正常转换模式，rs485串行接口输出通信数据信息至mcu芯片；解决rs485串行接口在进行通信数据信息传输时，误将适配器的配置参数信息作为通信数据信息传输给can总线接口，导致can总线接口接收到错误信息的问题，提高适配器数据传输的准确性。其中，将配置接口的状态设置对应的适配器工作模式属于本领域的常规技术手段，对本领域的技术人员来说本实施例的技术方案清楚完整，本领域的技术人员可以根据本实施例记载的内容以及现有技术毫无疑虑地实现本实施例的技术方案。本实施例中，mcu芯片的i/o口与配置接口电性连接。如图6所示，10pin的接线端子的引脚3作为配置接口。

电源接口，外部电源通过电源接口给直流电源转换模块提供工作电压。本实施例中，外部电源通过电源接口与直流电源转换模块的输入端电性连接。如图5所示，10pin的接线端子的引脚1和引脚2作为电源接口。

电源转换模块，将外部电源输出的电压进行稳压处理后输出电压，给mcu芯片、can控制器、第二光电隔离模块、第一隔离电路和第二隔离电路提供工作电压。本实施例中，外部电源通过电源接口与电源转换模块的输入端电性连接，电源转换模块的输出端分别与mcu芯片的电源端、can控制器的电源端、第二光电隔离模块的第一电源端、第一隔离电路的输入端和第二隔离电路的输入端电性连接。本实施例中，不涉及对电源转换模块结构的改进，因此，在此不再累述电源转换模块的电路结构。优选的，如图6所示，电源转换模块选用k7805-500；其中，+5v为电源转换模块输出的电压。

第一隔离电路和第二隔离电路，一方面，对电源转换模块输出的电压分别进行稳压转换；另一方面，第一隔离电路、第二隔离电路、电源转换模块和mcu芯片的vdd端输出的电压实现第一光电隔离模块和第二光电隔离模块的电源隔离，提高第一光电隔离模块和第二光电隔离模块的隔离特性，从而提高适配器数据传输的稳定性。第一隔离电路的输入端和第二隔离电路的输入端均与电源转换模块的输出端电性连接，第一隔离电路的输出端分别与第二光电隔离模块的第二电源端、can总线收发电路的电源端电性连接，第二隔离电路的输出端分别与滤波电路的电源端、rs485收发器的电源端和第一光电隔离模块的第一电源端电性连接。本实施例中，不涉及对第一隔离电路和第二隔离电路结构的改进，因此，在此不再累述第一隔离电路和第二隔离电路的电路结构。优选的，如图6所示，第一隔离电路和第二隔离电路均选用b0505sw25，其中，u2表示第一隔离电路；+5v1表示第一隔离电路输出的电压；u20表示第二隔离电路；+5v2表示第二隔离电路输出的电压。

本实施例的工作原理为：外部电源通过电源接口输出电压至电源转换模块，电源转换模块对该电压进行稳压处理后输出5v电压分别给mcu芯片、can控制器、第二光电隔离模块、第一隔离电路和第二隔离电路提供工作电压，第一隔离电路和第二隔离电路对电源转换模块输出的5v电压分别进行稳压转换，并输出两个不同的隔离电压，给第一光电隔离模块、滤波电路、rs485收发器、第二光电隔离模块和can总线收发电路提供工作电压；适配器上电后，当主机进行写操作时，主机通过rs485串行接口将rs485数据传输给滤波电路，滤波电路滤除rs485数据中的电磁干扰信号并将滤波处理后的rs485数据输入至rs485收发器，rs485收发器控制rs485数据的发送与接收，进行全双工通信，并将rs485数据输入至第一光电隔离模块，第一光电隔离模块消除rs485收发器和mcu芯片之间的电气影响并将rs485数据输入至mcu芯片，mcu芯片将rs485数据转换为can数据并将该can数据输入至can控制器，同时将参数信息输入至存储器进行存储，can控制器对适配器进行参数设置并输出can数据至第二光电隔离模块，第二光电隔离模块进行信号隔离并输出can数据至can总线收发电路，can总线收发电路对该can数据进行转换处理输出can差分数据，滤除can差分数据中的噪声干扰信号，并将can差分数据通过can总线接口传输给从机；

当主机进行读操作时，从机将can差分数据通过can总线接口输入至can总线收发电路，can总线收发电路滤除can差分数据中的噪声干扰信号和进行转换处理，并将转换后的can数据通过第二光电隔离模块进行信号隔离后输入至can控制器，can控制器对适配器进行参数设置并输出can数据至mcu芯片，mcu芯片将can数据转换为rs485数据并将该rs485数据通过第一光电隔离模块进行信号隔离后输入至rs485收发器，rs485收发器控制rs485数据的发送与接收，进行全双工通信，并将rs485数据输入至滤波电路，滤波电路滤除rs485数据中的电磁干扰信号，并将滤波后的rs485数据通过rs485串行接口传输给主机。

本实施例的有益效果为：通过设置滤波电路，滤除rs485串行接口输出的rs485数据中的电磁干扰，提高输入至can总线接口的信号的稳定性；

通过设置第一光电隔离模块，在rs485收发器和mcu芯片之间进行信号隔离，消除rs485收发器和mcu芯片之间的电气影响，进一步提高输入至can总线接口信号的稳定性；

通过设置第二光电隔离模块，用于在can控制器和can总线收发电路之间进行信号隔离，消除can控制器和can总线收发电路之间的电气影响，更进一步提高输入至can总线接口的信号的稳定性；

通过设置第一隔离电路和第二隔离电路，一方面，对电源转换模块输出的电压分别进行稳压转换；另一方面，第一隔离电路、第二隔离电路、电源转换模块和mcu芯片的vdd端输出的电压实现第一光电隔离模块和第二光电隔离模块的电源隔离，提高第一光电隔离模块和第二光电隔离模块的隔离特性，从而提高适配器数据传输的稳定性；

通过设置配置接口，给适配器提供正常转换模式和参数配置模式的选择功能，保证适配器的正常转换模式和参数配置模式是独立进行的，其中配置接口的接线状态由人工控制，将配置接口接地时，适配器进入配置模式，rs485串行接口输出配置参数信息至mcu芯片；将配置接口悬空时，适配器进入正常转换模式，rs485串行接口输出通信数据信息至mcu芯片；解决rs485串行接口在进行通信数据信息传输时，误将适配器的配置参数信息作为通信数据信息传输给can总线接口，导致can总线接口接收到错误信息的问题，提高适配器数据传输的准确性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。