一种CAN总线节点ID自动分配方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种CAN总线节点ID自动分配方法，适用于并行连接于CAN总线网络的一个主机节点和若干从机节点，且主机节点通过用于节点ID配置的信号线将若干从机节点串联为闭合回路，包括：主机节点通过信号线发送PWM信号至与其相连的首位从机节点；主机节点通过信号线接收末位从机节点发送的PWM信号判断ID配置是否完成；从机节点通过信号线发送PWM信号至与其相连的下一级从机节点或主机节点；主机节点和每一从机节点发送的PWM信号频率相同但占空比不同；从机节点根据前一节点发送的PWM信号的占空比设置相应的ID。

A CAN Bus Node ID Automatic Distribution Method and Device

The invention provides an automatic ID allocation method for CAN bus nodes, which is suitable for a host node and several slave nodes connected in parallel to the CAN bus network, and the host node connects several slave nodes in series to a closed loop through a signal line for node ID configuration, including: the host node sends PWM signals through the signal line to the first slave node connected with the host node; Through the signal line, the terminal slave node receives the PWM signal to judge whether the ID configuration is completed; the slave node sends the PWM signal through the signal line to the next slave or host node connected with it; the frequency of the host node and each slave node sends the PWM signal is the same but the duty ratio is different; the slave node sets the corresponding ID according to the duty ratio of the PWM signal sent by the former node.

【技术实现步骤摘要】
一种CAN总线节点ID自动分配方法及装置
本专利技术涉及一种智能控制技术，特别是一种CAN总线节点ID自动分配方法及装置。
技术介绍
CAN总线由于其具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点，已经在电动汽车、工业自动化和智能家居等行业领域得到了广泛应用；通常CAN总线作为一种主从模式或者多主模式的总线结构，其总线协议要求其总线网络上所有节点的ID号具有唯一性；因此，如何有效地配置CAN总线网络节点ID已经成为使用CAN总线的基本问题。现有的CAN总线节点ID配置方法主要分为软件升级设置法和开关网络配置法。软件升级设置法是指在配置某节点ID时，通过软件方法修改控制器程序中节点ID值，并将程序编译后，下载到控制器的FLASH存储区进行固化；该方法只需要修改软件就可以进行配置，不需要除控制器以外其他硬件电路支持，但是，该方法导致总线每个节点都需要人工手动进行软件升级工作，随着CAN总线上节点数目增大，节点控制器软件升级的工作量将大大增加，从而增大了人工成本，不利于产品大批量生产开发。开关网络配置法是指首先将网络节点中用于ID配置的控制器IO端口通过下拉电阻连接于信号地端，再通过开关器件分别连接于电源端，而控制器通过读取此时IO端口的电平状态来配置所在节点ID值。在实际使用过程中，使用者可以通过手动切换开关网络里每个开关状态而进行CAN总线网络节点ID的配置工作；该方法不需要进行软件升级的重复性工作，减少了重复升级控制器软件的工作量，但是，使用手动开关器件也增加了硬件成本，并且手动开关器件在振动环境中容易出现连接松动或者误动作等现象，从而导致节点ID配置过程中引起失效问题，降低了系统可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种CAN总线节点ID自动分配方法及装置，不需要人工配合而完全由节点设备自身进行自动配置。实现本专利技术目的的方法为：一种CAN总线节点ID自动分配方法，适用于并行连接于CAN总线网络的一个主机节点和若干从机节点，且主机节点通过用于节点ID配置的信号线将若干从机节点串联为闭合回路，包括：主机节点通过信号线发送PWM信号至与其相连的首位从机节点；主机节点通过信号线接收末位从机节点发送的PWM信号判断ID配置是否完成；从机节点通过信号线发送PWM信号至与其相连的下一级从机节点或主机节点；主机节点和每一从机节点发送的PWM信号频率相同但占空比不同；从机节点根据前一节点发送的PWM信号的占空比设置相应的ID。实现本专利技术目的的装置为：一种CAN总线节点ID自动分配装置，包括并行连接于CAN总线网络的一个主机节点和若干从机节点，且主机节点通过用于节点ID配置的信号线将若干从机节点串联为闭合回路，其特征在于，每一节点包括信号检测模块、控制器单元、信号转换模块；每一节点的信号检测模块用于接收前一节点发射的PWM信号，每一节点的信号转换模块用于向后一节点发射PWM信号，控制器单元配置PWM信号的频率、占空比，且主机节点和每一从机节点发送的PWM信号频率相同但占空比不同，主机节点的控制器单元还根据末位从机节点发射的PWM信号判断ID配置是否完成，从机节点的还根据主机节点或上一级从机节点发射的PWM信号设置相应的ID。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)本专利技术中CAN总线节点ID配置方法具有自适应特性，使得节点ID配置方法不再受限于硬件结构固化，从而在实际使用中具有很强的灵活性，有利于后期产品维护；(2)本专利技术中硬件电路具有很高的共模噪声抑制能力，有效地降低了信号传递路径受到强电磁干扰而引起硬件电路发生误检测的风险；(3)本专利技术涉及的软硬件设计开发具有归一化特点，有效地降低了产品设计开发成本，从而有利于实现后续大批量产品生产。下面结合说明书附图对本专利技术作进一步描述。附图说明图1为本专利技术CAN总线节点ID配置系统的结构示意图。图2为CAN总线节点ID配置系统的电路原理图。图3为本专利技术的信号检测模块的输入输出波形示意图。图4为本专利技术的信号转换模块的输入输出波形示意图。图5为本专利技术的主机节点控制器软件流程图。图6为本专利技术的从机节点控制器软件流程图。具体实施方式结合图1，一种CAN总线节点ID自动分配装置，包括主机节点和若干从机节点。主机节点与多个从机节点并行连接于CAN总线网络中，主机节点通过用于节点ID配置的信号线束以双绞线形式将多个从机节点相互串联成闭合环路。其中，CANH与CANL作为总线网络的主干通信线路，PWM_P和PWM_N作为各个节点之间相互传递节点ID配置信息的一对互补相位的PWM信号。在信号线束组成的环路中，主机节点的PWM信号发射端接首位从机节点且PWM信号接受端接末位从机节点，若干从机节点串联。主机节点相对于首位从机节点为前一节点，即首位从机节点为主机节点的后一节点；末位从机节点相对于主机节点为前一节点，即主机节点相对于末位从机节点为后一节点；下一级从机节点相对于前一级从机节点为后一节点。主机节点负责启动各个从机节点ID分配工作。主机节点输出一对具有一定频率和占空比的PWM信号，并传递给首位从机节点；首位从机节点接收到PWM信号后，从机节点将PWM_P和PWM_N转换成控制器能识别的单端型PWM信号，并解析其中包含的节点ID信息，通过预先设定自适应算法将自身ID配置完成，再输出相同频率但占空比按比例增大的PWM信号，传递给下一级从机节点；同理，下一级从机节点仿照首位从机节点配置操作，再发送PWM信号给下一级从机节点；直到CAN总线网络中末位从机节点完成节点ID配置操作后，该节点将输出一对PWM信号，传递给主机节点；最后，主机节点接收该PWM信号，并解析和判断该PWM信号是否满足节点ID配置工作末段的应答要求；如果能满足，则表示CAN总线网络所有从机节点ID配置工作已经成功完成；如果未能满足，则表示整个配置工作失败，并且主机节点将重新启动各个从机节点ID分配工作。具体地，主机节点输出占空比为10％的PWM信号；首位从机节点接收到PWM信号，并解析该PWM信号的占空比为10％，再设置其节点ID为0x01，并且输出占空比为20％的PWM信号；次位从机节点接收到PWM信号，并解析该PWM信号的占空比为20％，再设置其节点ID为0x02，并且输出占空比为30％的PWM信号；依次类推，每个从机节点接收到PWM信号，并计算该PWM信号的占空比对10％的倍数N，并将节点ID设置为倍数N，再将输出的PWM信号占空比设为10％的N+1倍；最后，主机节点接收到末位从机节点发送的PWM信号，并计算该PWM信号的占空比值减去10％，再除以10％得到倍数M，再判断该倍数M是否与从机数量相等，若相等，则满足规定。根据以下节点ID自动设置算法表来根据当前从机节点所接收到的PWM信号特征来设置自己的ID值，其中，数值A表示节点ID值，数值P表示占空比调节系数，数值A和数值P均为整数，且满足(A+1)xP不大于100。节点类型节点ID值信号频率PWM输入信号占空比PWM输出信号占空比主机节点0x00100Hz(A+1)xPx1％1xPx1％从机节点10x01100Hz1xPx1％2xPx1％从机节点20x02100Hz2xPx1％3xPx1％从机节点30x03100Hz3xPx1％4xPx1％………….本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CAN总线节点ID自动分配方法，适用于并行连接于CAN总线网络的一个主机节点和若干从机节点，且主机节点通过用于节点ID配置的信号线将若干从机节点串联为闭合回路，其特征在于，包括：主机节点通过信号线发送PWM信号至与其相连的首位从机节点；主机节点通过信号线接收末位从机节点发送的PWM信号判断ID配置是否完成；从机节点通过信号线发送PWM信号至与其相连的下一级从机节点或主机节点；主机节点和每一从机节点发送的PWM信号频率相同但占空比不同；从机节点根据前一节点发送的PWM信号的占空比设置相应的ID。

【技术特征摘要】
1.一种CAN总线节点ID自动分配方法，适用于并行连接于CAN总线网络的一个主机节点和若干从机节点，且主机节点通过用于节点ID配置的信号线将若干从机节点串联为闭合回路，其特征在于，包括：主机节点通过信号线发送PWM信号至与其相连的首位从机节点；主机节点通过信号线接收末位从机节点发送的PWM信号判断ID配置是否完成；从机节点通过信号线发送PWM信号至与其相连的下一级从机节点或主机节点；主机节点和每一从机节点发送的PWM信号频率相同但占空比不同；从机节点根据前一节点发送的PWM信号的占空比设置相应的ID。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，主机节点根据末位从机节点发送的PWM信号判断ID配置是否完成包括以下情形：(1)主机节点判断末位从机节点发送的PWM信号满足规定，启动CAN通讯广播指令要求所有从机节点回复确认，若主机节点在规定的时间内接收到所有从机节点的应答消息，则表示则所有从机节点ID分配完成；(2)主机节点未能在规定时间内正确地接收到所有从机节点发送的应答消息，则表示CAN总线节点ID配置失败，系统复位；(3)主机节点未能在规定时间内正确地接收到末尾从机节点发送的PWM信号，则表示主机节点控制器捕获失败，错误计数器自动增加一次，并重新启动接收末位从机节点工作；若错误计数器计数超出3次，则表示CAN总线节点ID配置失败，等待系统复位。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若从机节点未能在规定时间内正确地接收到相邻的从机节点发送的PWM信号，则表示从机节点控制器捕获失败，错误计数器自动增加一次，并重新启动捕获工作；若错误计数器计数超出3次，则将PWM信号设置成含有故障报警信息的特征，并输出PWM信号至相连的从机节点，等待系统复位；若从机节点未能在规定时间内正确地接收到主机节点发送的指令，则表示CAN总线节点ID配置失败，等待系统复位。4.一种CAN总线节点ID自动分配装置，其特征在于，包括并行连接于CAN总线网络的一个主机节点和若干从机节点，且主机节点通过用于节点ID配置的信号线将若干从机节点串联为闭合回路，其特征在于，每一节点包括信号检测模块、控制器单元、信号转换模块；其中每一节点的信号检测模块用于接收前一节点发射的PWM信号，每一节点的信号转换模块用于向后一节点发射PWM信号，控制器单元配置PWM信号的频率、占空比，且主机节点和每一从机节点发送的PWM信号频率相同但占空比不同，主机节点的控制器单元还根据末位从机节点发射的PWM信号判断ID配置是否完成，从机节点的还根据主机节点或上一级从机节点发射的PWM信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳威，杨锡旺，
申请(专利权)人：常州索维尔电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32