一种UART多主实时通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种UART多主实时通信系统，包括单片机U1，CAN收发器U2，总线仲裁单元，发送控制单元。本发明专利技术的UART多主实时通信系统通过利用单片机的异步串行通信口UART驱动CAN收发器来实现多主实时通信，解决了现有的单片机通过扩展外挂CAN控制器的方式或者通过采取模拟I2C通信程序，增设握手信号的方式来实现多主实时通信，其硬件电路的成本高，软件设计的实时性差的问题，本发明专利技术不仅节省了电路的生产成本，同时，由于还具有不限定小数据包、可插入紧急报警的特点，所以其实时性比CAN协议的实时通信系统更优越。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，特别涉及一种UART多主实时通信系统。
技术介绍
I2C接口与CAN接口都具有多主仲裁功能，通过I2C总线或CAN总线可以实现多主实时通信。然而现有的单片机，许多都不具备I2C接口与CAN接口，如果要实现多主实时通信，要么选择通过扩展外挂一个CAN控制器的方式，要么选择采取模拟I2C通信程序，通过增设握手信号的方式来完成，但是这两种实现方式，其硬件电路的成本都较高，软件设计的实时性也较差，而且，CAN接口为了保证通信系统的实时性，它限定一帧有效数据包为0到8个字节，这在许多实际通信系统中带来不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种UART多主实时通信系统，旨在解决针对现有的单片机通过扩展外挂CAN控制器的方式或者通过采取模拟I2C通信程序，增设握手信号的方式来实现多主实时通信，其硬件电路的成本高，软件设计的实时性差的问题。本专利技术是这样实现的，一种UART多主实时通信系统，包括单片机U1，CAN收发器U2，总线仲裁单元，发送控制单元，所述单片机U1的INT中断输入端连接所述总线仲裁单元，数据发送输出端TXD连接所述发送控制单元，P2.0输出端连接所述发送控制单元和所述CAN收发器U2的STB唤醒端，数据接收输入端RXD连接所述总线仲裁单元和所述CAN收发器U2的数据接收输出端RXD，所述CAN收发器U2的数据发送输入端TXD连接所述总线仲裁单元和所述发送控制单元，所述单片机U1和CAN收发器U2的电源正端VCC分别连接电源端，负端GND分别接地。进一步地，所述UART多主实时通信系统还包括去耦电容C1、C2和电阻R6、R7，所述去耦电容C1，C2分别连接在电源端和地之间，所述电阻R6连接在所述CAN收发器U2的CANH端和SPLIT端之间，所述电阻R7连接在所述CAN收发器U2的CANL端和SPLIT端之间。进一步地，所述总线仲裁单元包括三极管Q1，电阻R4和R1，所述发送控制单元包括三极管Q2、Q3，电阻R2、R3和R5，所述单片机U1的数据接收输入端RXD连接所述电阻R4的一端和所述CAN收发器U2的数据接收输出端RXD，所述电阻R4的另一端连接所述三极管Q1的集电极和所述单片机U1的INT端，所述三极管Q1的发射极连接电源端，所述三极管Q1的基极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接所述CAN收发器U2的数据发送输入端TXD，所述单片机U1的数据发送输出端TXD连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的集电极连接所述CAN收发器U2的数据发送输入端TXD和所述电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接电源端，所述三极管Q2的基极连接所述电阻R2的一端和所述三极管Q3的集电极，所述电阻R2的另一端连接电源端，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的基极连接所述电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接所述单片机U1的P2.0端和所述CAN收发器U2的STB端。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术的UART多主实时通信系统通过利用单片机的异步串行通信口UART驱动CAN收发器来实现多主实时通信，解决了现有的单片机通过扩展外挂CAN控制器的方式或者通过采取模拟I2C通信程序，增设握手信号的方式来实现多主实时通信，其硬件电路的成本高，软件设计的实时性差的问题，本专利技术不仅节省了电路的生产成本，同时，由于还具有不限定小数据包、可插入紧急报警的特点，所以其实时性比CAN协议的实时通信系统更优越。附图说明图1为本专利技术提供的一种UART多主实时通信系统的模块框图；图2为本专利技术提供的UART多主实时通信系统的一实施例的电路原理图；图3为字节收发位的示意图；图4为帧首字节位的示意图；图5为轮巡式通行信息帧协议格式示意图；图6为事件触发警报信息帧协议格式示意图；图7为通信信道的仲裁与控制逻辑时序图；图8为UART初始化程序的流程图；图9为主程序启动UART发送函数的流程图；图10为主程序处理UART接收解析函数的流程图；图11为仲裁外部中断的中断服务程序的流程图；图12为UART口发送中断的中断服务程序的流程图；图13为UART口接收中断的中断服务程序的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示为本专利技术提供的一种UART多主实时通信系统的模块框图，本专利技术提供的UART多主实时通信系统包括单片机U1，CAN收发器U2，总线仲裁单元，发送控制单元，单片机U1的INT中断输入端连接总线仲裁单元，数据发送输出端TXD连接发送控制单元，P2.0输出端连接发送控制单元和CAN收发器U2的STB唤醒端，数据接收输入端RXD连接总线仲裁单元和CAN收发器U2的数据接收输出端RXD，CAN收发器U2的数据发送输入端TXD连接总线仲裁单元和发送控制单元，单片机U1和CAN收发器U2的电源正端VCC分别连接电源端，负端GND分别接地。UART多主实时通信系统还包括去耦电容C1、C2和电阻R6、R7，去耦电容C1，C2分别连接在电源端和地之间，电阻R6连接在CAN收发器U2的CANH端和SPLIT端之间，电阻R7连接在CAN收发器U2的CANL端和SPLIT端之间。如图2所示为本专利技术提供的一种UART多主实时通信系统的一实施例的电路原理图，总线仲裁单元包括三极管Q1，电阻R4和R1，发送控制单元包括三极管Q2、Q3，电阻R2、R3和R5，单片机U1的数据接收输入端RXD连接电阻R4的一端和CAN收发器U2的数据接收输出端RXD，电阻R4的另一端连接三极管Q1的集电极和单片机U1的INT端，三极管Q1的发射极连接电源端，三极管Q1的基极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接CAN收发器U2的数据发送输入端TXD，单片机U1的数据发送输出端TXD连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极连接CAN收发器U2的数据发送输入端TXD和电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电源端，三极管Q2的基极连接电阻R2的一端和三极管Q3的集电极，电阻R2的另一端连接电源端，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接单片机U1的P2.0端和CAN收发器U2的STB端。在单片机U1的异步串行通信口UART启动发送前，单片机U1的P2.0端输出低电平，CAN收发器U2被唤醒，三极管Q3截止，三极管Q2把单片机U1的TXD端电平信号同相地传送到CAN收发器U2的TXD端。当单片机U1的异步串行通信口UART的数据发送一旦启动，异步串行通信口UART就发送一完整字节，在这一字节的发送过程当中，如果CAN收发器U2的TXD端与RXD端的电平不一致，TXD呈隐性，RXD呈显性，那么，仲裁信号Arbitrtion就送出下降沿外部中断请求信号，意味着总线上的数据不再由本地方决定，而是由远端决定的，中断服务程序就本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种UART多主实时通信系统，其特征在于：包括单片机U1，CAN收发器U2，总线仲裁单元，发送控制单元，所述单片机U1的INT中断输入端连接所述总线仲裁单元，数据发送输出端TXD连接所述发送控制单元，P2.0输出端连接所述发送控制单元和所述CAN收发器U2的STB唤醒端，数据接收输入端RXD连接所述总线仲裁单元和所述CAN收发器U2的数据接收输出端RXD，所述CAN收发器U2的数据发送输入端TXD连接所述总线仲裁单元和所述发送控制单元，所述单片机U1和CAN收发器U2的电源正端VCC分别连接电源端，负端GND分别接地。

【技术特征摘要】
1.一种UART多主实时通信系统，其特征在于：包括单片机U1，CAN收发器U2，总线仲裁单元，发送控制单元，所述单片机U1的INT中断输入端连接所述总线仲裁单元，数据发送输出端TXD连接所述发送控制单元，P2.0输出端连接所述发送控制单元和所述CAN收发器U2的STB唤醒端，数据接收输入端RXD连接所述总线仲裁单元和所述CAN收发器U2的数据接收输出端RXD，所述CAN收发器U2的数据发送输入端TXD连接所述总线仲裁单元和所述发送控制单元，所述单片机U1和CAN收发器U2的电源正端VCC分别连接电源端，负端GND分别接地。
2.根据权利要求1所述的UART多主实时通信系统，其特征在于：所述UART多主实时通信系统还包括去耦电容C1、C2和电阻R6、R7，所述去耦电容C1，C2分别连接在电源端和地之间，所述电阻R6连接在所述CAN收发器U2的CANH端和SPLIT端之间，所述电阻R7连接在所述CAN收发器U2的CANL端和SPLIT端之间。
3.根据权利要求1所述的UART多主实时...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁绪平，袁帅，
申请(专利权)人：深圳中德世纪新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44