一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统，包括主控制器单元（1）、I2C总线隔离单元（2）、I2C总线驱动单元（3）、I/O并行扩展单元（4）、I/O隔离单元（5）、CAN总线隔离单元（6）、CAN总线输出保护单元（7）和用户接口单元（8）。本发明专利技术的系统参数设置灵活、方便，可以快速、平稳、无缝切换，既保证了多通道数字输入/输出测控系统的可靠性、快速性，还能适应电磁环境复杂、传输远距离较远、通信准确度高的工作场合。

A multi channel digital measurement and control system based on I2C+CAN bus

The invention provides a multi channel digital measurement and control system based on the I2C+CAN bus, including the main controller unit (1), the I2C bus isolation unit (2), the I2C bus drive unit (3), the I/O parallel extension unit (4), the I/O isolation unit (5), the CAN bus isolation unit (6), the CAN bus output protection unit (7) and the users. An interface unit (8). The system parameters of the invention are flexible and convenient, and can be quickly, smoothly and seamlessly. It not only ensures the reliability and rapidity of the multichannel digital input / output measurement and control system, but also adapts to the working field with complex electromagnetic environment, far distance transmission and high accuracy of communication.

【技术实现步骤摘要】
一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统
本专利技术属于嵌入式
，具体涉及一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统。
技术介绍
研究与运行实践表明，采用常规方法的I2C总线和CAN总线通信方式，在具有较强电磁干扰的应用现场(例如船舶综合电力系统，就是非常典型的应用环境之一)，就会经常被干扰，可靠性得不到保证，因而，也就无法满足该系统“井喷式”增长的信息交换的需求。其主要原因体现在以下几个方面：(1)船舶综合电力系统的全电力推进系统包括：发电、输电、配电、变电、拖动、推进、储能、监控和电力管理等诸多功能，因此，船舶综合全电力推进系统发电机不仅要向推进电动机供电，也需提供电能给船舶电网，满足船舶其它设备的用电和生活用电，而电力系统容量有限，船舶设备分布密集。这是由于该系统具有功能复杂的多子系统、PWM控制的多电力电子部件的特殊性，势必就会也带来严重的电磁兼容性问题，必然会对通信设备的正常工作造成危害；(2)电力推进舰船在航行过程中，受到风、浪及海流等多种随机不确定因素的干扰，进而带来船舶的输出功率与负载功率之间不平衡，甚至出现欠压、过压等恶劣情况，这也会对通信设备产生致命影响；(3)舰船数据采集设备工作环境复杂多变，由于传输距离、现场状况等诸多因素的影响，可能导致I2C总线、CAN总线传输通道中断，造成网络实时性和可靠性降低，甚至导致网络系统不能正常工作。针对上述这些情况，迫切需要将成熟度高、可靠性强、实时性好的I2C总线、CAN总线接口技术，应用于船舶综合电力系统中的多通道数字输入/输出测控系统中，以提高舰船内部信息交换的正确性、高效性和可靠性。
技术实现思路
针对
技术介绍
存在的问题，本专利技术提供一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统。由于它对I2C+CAN总线进行隔离、驱动处理后构建了多通道的数字输入/输出测控系统，具有抗干扰能力强，易于扩展，可靠性高等优势。本专利技术所述多通道数字输入/输出测控系统，在类似舰船综合电力能量管理系统、分布式变电站、电力电子变换装置和工业现场监控系统等对输入/输出控制指令具有较高要求的场合中使用。本专利技术采用高性能、低成本且广泛应用于嵌入式系统中的ARM(以STM32F417为例)充当CPU，其原因在于：(1)STM32TMF4系列ARM，是基于最新的CortexTM-M4内核，是一个32位的MCU，注定了其I2C硬件接口功能更加强大；(2)STM32TMF4系列ARM的主频(168MHz)，高于F2系列(120MHz)，并支持单周期DSP指令和浮点单元、更大的SRAM容量(192KB，F2系列是128KB)、512KB～1MB的嵌入式闪存以及影像、网络接口和数据加密等更先进的外设；(3)STM32TMF4系列ARM，最多有15个通信接口(包括6个10.5Mbit/s的USART、3个42Mbit/s的SPI、3个I2C、2个CAN、1个SDIO)；(4)STM32TMF4系列ARM的I2C硬件中有两个和数据有关的寄存器，即数据寄存器(Dataregister：DR)和数据移位寄存器(Datashiftregister：DSR)。在用软件写入的是DR，而DSR则用于I2C数据的移位发送和接收。DR和DSR的数据交换由硬件控制——发送时DSR为空，DR不为空时，硬件自动把DR的数据写进DSR；接收时DR为空，DSR不为空，硬件自动把DSR数据写进DR。连续数据传输时，这样两个寄存器的数据交换使得软件读出和写入DR不会影响I2C总线中的数据接收和发送，使I2C的效率更高。不过，在运行实践中发现，如果不采取必要的措施，单单是基于ARM构建多通道数字输入/输出测控系统，其可靠性和数字输入/输出转换的准确性，仍然难以达到具有复杂电磁环境的系统(如船舶综合电力系统)对数字输入/输出传输的技术要求。为此，本专利技术采取如下处理方法：(1)选择ARM中的3个I2C中的任何1个或者2个或者全部I2C接口，结合I2C驱动芯片，构建基于I2C总线的多通道数字输入/输出测控系统；(2)采用具有芯片级变压器技术的ADI数字隔离器，包含与接口兼容的非闩锁、双向通信通道，这样就不需要将I2C信号分成发送信号与接收信号供单独的光电耦合器使用，从而确保在小型封装中实现完全隔离的2C接口。需要说明的是，iCoupler是磁隔离技术，其功能、性能、尺寸和功耗，均优于光耦器件。采用这种方案，既可有效防止将无源卡插入有源总线时产生干扰数据，还可以保证I2C接口的可靠性要求。(3)采用ADI公司的技术，将双通道隔离器、CAN收发器和ADI公司的DC/DC转换器集成于单个SOIC表贴封装中，该封装为20引脚、宽体SOIC封装，额定温度范围为工业温度范围，具有限流和热关断特性，可防止输出短路。借助片内振荡器输出一对方波，以驱动内部变压器提供隔离电源。由于采用5V单电源供电，符合ISO11898标准，提供完全隔离的CAN解决方案。本专利技术采用上述I2C总线和CAN总线隔离技术，能够确保测控系统具有极强的抗电磁干扰的能力，不易受外部电磁场的影响，因为所述隔离器磁场抗扰度的限制是由变压器接收线圈中感应电压的状态决定的，电压足够大就会错误地置位或复位解码器，从而能够适应类似于舰船综合电力系统之类的具有复杂电磁环境的工作场合。本专利技术的目的在于克服
技术介绍
的不足之处，构建了基于ARM的I2C+CAN的隔离式多通道数字输入/输出测控系统。为了适应具有复杂电磁环境的工作场合，如舰船综合电力能量管理系统、分布式变电站、电力电子变换装置和工业现场监控系统等复杂工作环境，采用了如下特殊措施：(1)利用ADI公司的芯片级变压器技术，对I2C总线、CAN总线信号进行数字隔离，以提高其在复杂电磁环境中抗电磁干扰的能力，确保通信的准确性、可靠性和安全性；(2)采用了I2C总线驱动器，以扩大其传输距离、兼容不同电压等级，确保该系统易于扩展；(3)采用了多通道通用并行输入/输出口(GPIO)芯片，利用其硬件管脚(如A0，A1，A2)来实现不同的固定I2C地址的扩展，使得多个GPIO器件共用一个I2C总线上；(4)采用了ARM的串口，借助专用串口转CAN芯片，扩展共计四路CAN端口。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统，包括主控制器单元(1)、I2C总线隔离单元(2)、I2C总线驱动单元(3)、I/O并行扩展单元(4)、I/O隔离单元(5)、CAN总线隔离单元(6)、CAN总线输出保护单元(7)和用户接口单元(8)；现将它们说明如下：(1)主控制器单元，是利用ARM(以STM32F417为例，当然也可以采取其它如DSP、FPGA以及其它单片机等)充当CPU，借助它的3个I2C中的任何1个或者2个或者全部I2C以及2个片上CAN，2个扩展CAN与外围数字隔离器、I2C驱动芯片，实现多通道输入/输出信号的传输和信息交互。(2)I2C总线隔离单元，是将主控制器单元所在的地线与后续处理电路的地线分隔开，使得隔离电路的原方与副方电路之间没有电的直接连接，防止它们之间因有电的连接而引起干扰，特别是在类似舰船综合电力能量管理系统的复杂电磁环境中，更是容易产生干扰，耦合到各个通道中去。(3)I2C总线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统，其特征在于：包括主控制器单元(1)、I2C总线隔离单元(2)、I2C总线驱动单元(3)、I/O并行扩展单元(4)、I/O隔离单元(5)、CAN总线隔离单元(6)、CAN总线输出保护单元(7)和用户接口单元(8)；主控制器单元(1)I2C中的双向串行线I2C_SDA1和I2C_SCL1，经由I2C总线隔离单元(2)处理，进行原方与副方电路之间的隔离变换处理，再将隔离变换得到的双路信号，传送给I2C总线驱动单元(3)，再传送到I/O并行扩展单元(4)，该扩展单元分为I2C总线并行输入扩展单元(4‑1)和I2C总线并行输出扩展单元(4‑2)；经由I/O并行扩展单元(4)，再与I/O隔离单元(5)连接，该变换单元分为多通道输入隔离变换单元(5‑1)和多通道输出隔离变换单元(5‑2)；经由I/O隔离单元(5)，再与用户接口单元(8)中的用户输入接口单元(8‑1)和第一用户输出接口单元(8‑2)相连；同时将主控制器单元(1)CAN中的两路片上CAN和两路扩展CAN，经由CAN总线隔离单元(6)处理，将原方与副方电路进行隔离变换处理，CAN总线隔离单元分为第一CAN总线隔离单元(6‑1)、第二CAN总线隔离单元(6‑2)和第三CAN总线隔离单元(6‑3)，再将隔离变换得到的多路信号，传送给CAN总线输出保护单元(7)，CAN总线输出保护单元(7)分为第一CAN总线输出保护电路(7‑1)、第二CAN总线输出保护电路(7‑2)、第三CAN总线输出保护电路(7‑3)、第四CAN总线输出保护电路(7‑4)；经由CAN总线输出保护单元(7)，再与用户接口单元(8)中的第二～第五用户输出接口单元(8‑3～8‑6)相连；经由T1、T2接线端子，主控制器单元(1)中的I2C双向串行线，与I2C总线隔离单元(2)相连，再经由T11、T12接线端子，与I2C总线驱动单元(3)相连，再经由T13、T14接线端子，将信号传送到I2C总线并行输出扩展单元(4‑2)，再经由T159～T206共计48路接线端子，传送到多通道输出隔离变换单元(5‑2)处理，再经由T207～T302共计96路接线端子，最后传送到用户输出接口单元(8‑2)；经由T3～T10(共计8路)接线端子，主控制器单元(1)CAN中的两路片上CAN和两路扩展CAN，与CAN总线隔离单元(6)相连，再经由T303～T312共计10路接线端子，与CAN总线输出保护单元(7)相连，再经由T313～T324共计12路接线端子，最后传送到第二～第五用户输出接口单元(8‑3～8‑6)；用户输入接口单元(8‑1)输入信号，经由T63～T158共计96路接线端子，连接到多通道输入隔离变换单元(5‑1)处理之后，再经由T15～T62共计48路接线端子，传送到I2C总线并行输入扩展单元(4‑1)，再经由T13～T14共计2路接线端子，再与I2C总线驱动单元(3)相连，再经由T11～T12共计2路接线端子，传送到I2C总线隔离单元(2)，再经由T1～T2共计2路接线端子，与主控制器单元(1)的I2C中的双向串行线进行数据交互；所述主控制器单元(1)采用STM32F4充当CPU，利用它的第一个I2C接口即I2C_SDA1和I2C_SCL1、两个CAN接口即CAN1_TX、CAN1_RX、CAN2_TX和CAN2_RX和两个USART口扩展的CAN接口即CAN3_TX、CAN3_RX、CAN4_TX和CAN4_RX；I2C_SDA1对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第46脚，I2C_SCL1对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第45脚，CAN1_TX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第140脚，CAN1_RX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第139脚，CAN2_TX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第136脚，CAN2_RX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第135脚，CAN3_TX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第34脚，CAN3_RX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第37脚，CAN4_TX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第69脚，CAN4_RX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第70脚。...

【技术特征摘要】
1.一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统，其特征在于：包括主控制器单元(1)、I2C总线隔离单元(2)、I2C总线驱动单元(3)、I/O并行扩展单元(4)、I/O隔离单元(5)、CAN总线隔离单元(6)、CAN总线输出保护单元(7)和用户接口单元(8)；主控制器单元(1)I2C中的双向串行线I2C_SDA1和I2C_SCL1，经由I2C总线隔离单元(2)处理，进行原方与副方电路之间的隔离变换处理，再将隔离变换得到的双路信号，传送给I2C总线驱动单元(3)，再传送到I/O并行扩展单元(4)，该扩展单元分为I2C总线并行输入扩展单元(4-1)和I2C总线并行输出扩展单元(4-2)；经由I/O并行扩展单元(4)，再与I/O隔离单元(5)连接，该变换单元分为多通道输入隔离变换单元(5-1)和多通道输出隔离变换单元(5-2)；经由I/O隔离单元(5)，再与用户接口单元(8)中的用户输入接口单元(8-1)和第一用户输出接口单元(8-2)相连；同时将主控制器单元(1)CAN中的两路片上CAN和两路扩展CAN，经由CAN总线隔离单元(6)处理，将原方与副方电路进行隔离变换处理，CAN总线隔离单元分为第一CAN总线隔离单元(6-1)、第二CAN总线隔离单元(6-2)和第三CAN总线隔离单元(6-3)，再将隔离变换得到的多路信号，传送给CAN总线输出保护单元(7)，CAN总线输出保护单元(7)分为第一CAN总线输出保护电路(7-1)、第二CAN总线输出保护电路(7-2)、第三CAN总线输出保护电路(7-3)、第四CAN总线输出保护电路(7-4)；经由CAN总线输出保护单元(7)，再与用户接口单元(8)中的第二～第五用户输出接口单元(8-3～8-6)相连；经由T1、T2接线端子，主控制器单元(1)中的I2C双向串行线，与I2C总线隔离单元(2)相连，再经由T11、T12接线端子，与I2C总线驱动单元(3)相连，再经由T13、T14接线端子，将信号传送到I2C总线并行输出扩展单元(4-2)，再经由T159～T206共计48路接线端子，传送到多通道输出隔离变换单元(5-2)处理，再经由T207～T302共计96路接线端子，最后传送到用户输出接口单元(8-2)；经由T3～T10(共计8路)接线端子，主控制器单元(1)CAN中的两路片上CAN和两路扩展CAN，与CAN总线隔离单元(6)相连，再经由T303～T312共计10路接线端子，与CAN总线输出保护单元(7)相连，再经由T313～T324共计12路接线端子，最后传送到第二～第五用户输出接口单元(8-3～8-6)；用户输入接口单元(8-1)输入信号，经由T63～T158共计96路接线端子，连接到多通道输入隔离变换单元(5-1)处理之后，再经由T15～T62共计48路接线端子，传送到I2C总线并行输入扩展单元(4-1)，再经由T13～T14共计2路接线端子，再与I2C总线驱动单元(3)相连，再经由T11～T12共计2路接线端子，传送到I2C总线隔离单元(2)，再经由T1～T2共计2路接线端子，与主控制器单元(1)的I2C中的双向串行线进行数据交互；所述主控制器单元(1)采用STM32F4充当CPU，利用它的第一个I2C接口即I2C_SDA1和I2C_SCL1、两个CAN接口即CAN1_TX、CAN1_RX、CAN2_TX和CAN2_RX和两个USART口扩展的CAN接口即CAN3_TX、CAN3_RX、CAN4_TX和CAN4_RX；I2C_SDA1对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第46脚，I2C_SCL1对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第45脚，CAN1_TX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第140脚，CAN1_RX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第139脚，CAN2_TX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第136脚，CAN2_RX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第135脚，CAN3_TX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第34脚，CAN3_RX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第37脚，CAN4_TX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第69脚，CAN4_RX对应着主控制器单元(1)的芯片A1的第70脚。2.根据权利要求1所述的一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统，其特征在于：所述主控制器单元(1)的芯片A1的第46脚与I2C总线隔离单元(2)的接线端子T1相连，芯片A1的第45脚与I2C总线隔离单元(2)的接线端子T2相连，芯片A1的第140脚与CAN总线隔离单元(6)的接线端子T3相连，芯片A1的第139脚与CAN总线隔离单元(6)的接线端子T4相连，芯片A1的第136脚与CAN总线隔离单元(6)的接线端子T5相连，芯片A1的第135脚与CAN总线隔离单元(6)的接线端子T6相连，芯片A1的第34脚与CAN总线隔离单元(6)的接线端子T7相连，芯片A1的第37脚与CAN总线隔离单元(6)的接线端子T8相连，芯片A1的第69脚与CAN总线隔离单元(6)的接线端子T9相连，芯片A1的第70脚与CAN总线隔离单元(6)的接线端子T10相连；主控制器单元(1)中的芯片A1的第105脚、第109脚、第110脚、第133脚和第25脚接编程接口J1；芯片A1的第138脚接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地线GND1；芯片A1的第6脚接电源UDD，芯片A1的第6脚接电容C1的一端，电容C1的另一端接地线GND1；芯片A1的第33脚接电感L1的一端，电感L1的另一端接电源US1+；芯片A1的第33脚同时接电容C3的正极，电容C3的负极接地线GND1；电容C2的一端与芯片A1的第33脚相连，电容C2的另一端接地线GND1；芯片A1的第33脚接电源UDD，芯片A1的第31脚接地线GND1；芯片A1的第121脚接电源US1+，电容C4的一端与芯片A1的第121脚相连，电容C4的另一端接地线GND1；芯片A1的第23脚接电容C5的一端，电容C5的另一端接地线GND1；芯片A1的第24脚接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电容C6的一端，电容C6的另一端接地线GND1；晶振Y1的外壳接地线GND1，晶振Y1的一端接芯片A1的第23脚，晶振Y1的另一端接电容C6的一端，电容C6的另一端接地线GND1；芯片A1的第106脚接电容C7的一端，电容C7的另一端接地线GND1；芯片A1的第71脚接电容C8的一端，电容C8的另一端接地线GND1；芯片A1的第143脚接电容C9的一端，电容C9的另一端接地线GND1；芯片A1的第143脚接电感L2的一端，电感L2的另一端接电源US1+；电容C10的一端接电源US1+，电容C10的另一端接地线GND1；芯片A1的第8脚接电容C11的一端，电容C11的另一端接地线GND1；芯片A1的第9脚接电容C12的一端，电容C12的另一端接地线GND1；晶振Y2的一端接芯片A1的第8脚，晶振Y2的另一端接芯片A1的第9脚；芯片A1的第120脚接地线GND1。3.根据权利要求2所述的一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统，其特征在于：所述I2C总线隔离单元(2)中的芯片A2的第2脚与主控制器单元(1)的接线端子T1相连，芯片A2的第3脚与主控制器单元(1)的接线端子T2相连；I2C总线隔离单元(2)中芯片A2的第1脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电源US1+；芯片A2的第1脚与电容C15的一端相连，电容C15的另一端与芯片A2的第4脚相连；芯片A2的第1脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与芯片A2的第3脚相连；电容C14的一端与芯片A2的第3脚相连，电容C14的另一端与芯片A2的第4脚相连；电源US1+与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与芯片A2的第2脚相连；电容C13的一端与芯片A2的第2脚相连，电容C13的另一端与芯片A2的第4脚相连；芯片A2的第4脚接地线GND1；芯片A2的第5脚接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电源US2+，电容C16的一端与芯片A2的第5脚相连，电容C16的另一端与芯片A2的第8脚相连；芯片A2的第5脚接电阻R6的一端，电阻R6的另一端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与芯片A2的第7脚相连；电容C17的一端与芯片A2的第7脚相连，电容C17的另一端与芯片A2的第8脚相连；电源US2+与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与芯片A2的第6脚相连；电容C18的一端与芯片A2的第6脚相连，电容C18的另一端与芯片A2的第8脚相连；芯片A2的第8脚接GND2；I2C总线隔离单元(2)中的芯片A2的第6脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T11相连，芯片A2的第7脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T12相连。4.根据权利要求3所述的一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统，其特征在于：所述I2C总线驱动单元(3)中的芯片A3的第2脚与I2C总线隔离单元(2)的接线端子T11相连，芯片A3的第3脚与I2C总线隔离单元(2)的接线端子T12相连；I2C总线驱动单元(3)中的芯片A3的第1脚接电源US2+；电源US2+接电容C19的一端，电容C19的另一端接地线GND2；电阻R10的一端接芯片A3的第1脚，电阻R10的另一端接芯片A3的第2脚；电阻R9的一端接芯片A3的第1脚，电阻R9的另一端接芯片A3的第3脚；芯片A3的第4脚接地线GND2；芯片A3的第8脚接电源US3+，电源US3+接电容C20的一端，电容C20的另一端接地线GND2；电阻R11的一端接芯片A3的第8脚，电阻R11的另一端接芯片A3的第7脚；电阻R12的一端接芯片A3的第8脚，电阻R12的另一端接芯片A3的第6脚；芯片A3的第5脚接电源US3+；I2C总线驱动单元(3)中的芯片A3的第7脚与I/O并行扩展单元(4)的接线端子T13相连，芯片A3的第6脚与I/O并行扩展单元(4)的接线端子T14相连。5.根据权利要求4所述的一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统，其特征在于：所述I/O并行扩展单元(4)是包括I2C总线输入扩展单元(4-1)和I2C总线输出扩展单元(4-2)；I2C总线输入扩展单元(4-1)包括第一～第六I2C总线输入扩展电路(4-1-1)～(4-1-6)共计6个电路；第一I2C总线输入扩展电路(4-1-1)中芯片A4的第15脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T13相连，芯片A4的第14脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T14相连；第一I2C总线输入扩展电路(4-1-1)中芯片A4的第16脚和第13脚接电源US3+，电源US3+与电容C21的一端相连，电容C21的另一端接地线GND2，芯片A4的第1脚、第2脚、第3脚、第8脚接地线GND2；芯片A4的第4脚与多通道输入隔离变换单元(5-1)的接线端子T15相连；芯片A4的第5脚与多通道输入隔离变换单元(5-1)的接线端子T16相连；芯片A4的第6脚与多通道输入隔离变换单元(5-1)的接线端子T17相连；芯片A4的第7脚与多通道输入隔离变换单元(5-1)的接线端子T18相连；芯片A4的第9脚与多通道输入隔离变换单元(5-1)的接线端子T19相连；芯片A4的第10脚与多通道输入隔离变换单元(5-1)的接线端子T20相连；芯片A4的第11脚与多通道输入隔离变换单元(5-1)的接线端子T21相连；芯片A4的第12脚与多通道输入隔离变换单元(5-1)的接线端子T22相连；第二I2C总线输入扩展电路(4-1-2)中芯片的第15脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T13相连，芯片的第14脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T14相连；芯片的第1脚与电源US3+相连，芯片的第2脚和第3脚与地线GND2相连；第三I2C总线输入扩展电路(4-1-3)中芯片的第15脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T13相连，芯片的第14脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T14相连，芯片的第2脚与电源US3+相连，芯片的第1脚和第3脚与地线GND2相连；第四I2C总线输入扩展电路(4-1-4)中芯片的第15脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T13相连，芯片的第14脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T14相连，芯片的第3脚与电源US3+相连，芯片的第1脚和第2脚与地线GND2相连；第五I2C总线输入扩展电路(4-1-5)中芯片的第15脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T13相连，芯片的第14脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T14相连，芯片的第1脚和第2脚与电源US3+相连，芯片的第3脚与地线GND2相连；第六I2C总线输入扩展电路(4-1-6)中芯片的第15脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T13相连，芯片的第14脚与I2C总线驱动单元(3)的接线端子T14相连，芯片的第1脚和第3脚与电源US3+相连，芯片的第2脚与地线GND2相连；第二I2C总线输入扩展电路(4-1-2)经由接线端子T23～T30接收来自多通道输入隔离变换单元(5-1)中的信号；第三I2C总线输入扩展电路(4-1-3)经由接线端子T31～T38接收来自多通道输入隔离变换单元(5-1)中的信号；第四I2C总线输入扩展电路(4-1-4)经由接线端子T39～T46接收来自多通道输入隔离变换单元(5-1)中的信号；第五I2C总线输入扩展电路(4-1-5)经由接线端子T47～T54接收来自多通道输入隔离变换单元(5-1)中的信号；第六I2C总线输入扩展电路(4-1-6)经由接线端子T55～T62接收来自多通道输入隔离变换单元(5-1)中的信号。6.根据权利要求5所述的一种基于I2C+CAN总线的多通道数字测控系统，其特征在于：所述I/O隔离单元(5)是包括多通道输入隔离变换单元(5-1)和多通道输出隔离变换单元(5-2)；多通道输入隔离变换单元(5-1)包括第一～第六多通道输入隔离变换电路(5-1-1)～(5-1-6)共计六个电路；第一多通道输入隔离变换电路(5-1-1)包括第一～第八多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-1)～(5-1-1-8)共计八个通道，多通道输入隔离变换单元(5-1)总计包括48个通道；所述用户输入接口单元(8-1)包括第一～第八用户输入接口单元(8-1-1)～(8-1-8)，第一用户输入接口单元(8-1-1)包括第一～第八用户输入接口子单元(8-1-1-1)～(8-1-1-8)；第一多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-1)中芯片A5的第2脚经由接线端子T15与I2C总线输入扩展单元(4-1)相连；芯片A5的第1脚接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接芯片A5的第3脚；电源US3+与芯片A5的第1脚相连；电源US3+接电容C22的一端，电容C22的另一端接地线GND2；芯片A5的第8脚与地线GND2相连；芯片A5的第3脚与芯片A6的第6脚相连，A6的第7脚接电阻R14的一端，电阻R14的另一端接芯片A6的第8脚，芯片A6的第8脚接电源US3+。芯片A6的第5脚与地线GND2相连；芯片A6的第2脚接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接电源US4+；电容C23并联接在电阻R15的两端；电源US4+接电容C24的一端，电容C24的另一端接地线GND3；二极管D1的阳极接芯片A6的第3脚，D1的阴极接芯片A6的第2脚；电源US4+接二极管D2的一端，二极管D2的另外一端接芯片A6的第3脚并通过接线端子T63与用户输入接口单元(8-1-1-1)相连；地线GND3的接线端子T64与第一用户输入接口子单元(8-1-1-1)相连；第二多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-2)的接线端子T16与I2C总线输入扩展单元(4-1)相连；第三多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-3)的接线端子T17与I2C总线输入扩展单元(4-1)相连；第四多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-4)的接线端子T18与I2C总线输入扩展单元(4-1)相连；第五多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-5)的接线端子T19与I2C总线输入扩展单元(4-1)相连；第六多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-6)的接线端子T20与I2C总线输入扩展单元(4-1)相连；第七多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-7)的接线端子T21与I2C总线输入扩展单元(4-1)相连；第八多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-8)的接线端子T22与I2C总线输入扩展单元(4-1)相连；第二多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-2)的接线端子T65、T66与第二用户输入接口子单元(8-1-1-2)相连；第三多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-3)的接线端子T67、T68与第三用户输入接口子单元(8-1-1-3)相连；第四多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-4)的接线端子T69、T70与第四用户输入接口子单元(8-1-1-4)相连；第五多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-5)的接线端子T71、T72与第五用户输入接口子单元(8-1-1-5)相连；第六多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-6)的接线端子T73、T74与第六用户输入接口子单元(8-1-1-6)相连；第七多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-7)的接线端子T75、T76与第七用户输入接口子单元(8-1-1-7)相连；第八多通道输入隔离变换电路通道(5-1-1-8)的接线端子T77、T78与第八用户输入接口子单元(8-1-1-8)相连；第二多通道输入隔离变换电路(5-1-2)的接线端子T23～T30向I2C总线输入扩展单元(4-1)传送信号；第三多通道输入隔离变换电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维波，徐聪，许智豪，李巍，何凯彦，康兴，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42