一种基于USB的多CAN总线网络监测终端制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于USB的多CAN总线网络监测终端，该终端采用模块化设计，具体包括主控模块、超高速CAN总线网络模块、高速CAN总线网络模块、低速CAN总线网络模块和USB通信接口模块。主控采用STM32F107RCT6芯片，并通过片上资源分别与各个功能模块连接。通过主控模块对各子模块的控制与管理，该终端可单独接入某超高速、高速或低速CAN总线网络，也可同时接入某超高速、高速和低速CAN总线网络，从而实现对接入CAN总线网络实时传输数据的监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于USB的多CAN总线网络监测终端
本技术涉及车载网络领域，具体涉及一种基于USB的多CAN总线网络监测终端，实现对超高速、高速和低速CAN总线网络数据的实时监测。
技术介绍
随着汽车电子通信技术的发展，CAN总线网络由于其可靠性高、实时性强以及设计灵活等特点得到了广泛应用。通过CAN总线网络能完成各电控单元间的数据交互，实现数据共享，大大改进了整车模块化能力，并能灵活对汽车系统设计和配置，最终提高汽车的整体性能如动力性、经济型和安全性等。汽车电子各电控单元通常具有不同的传输速率，从而针对不同速率的CAN总线网络需要构建不同的CAN总线子网。其中动力传动子网，实现发动机、变速箱和制动器等电控单元间的高速信息传输（传输速率500-1000Kbps）。车身子网实现车灯、车门、座椅等电控单元的低速信息传输（250Kbps以下）。而信息娱乐子网实现图像、线控转向等电控单元的超高速信息传输（2000Kbps以上）。随着车载CAN总线子网的增多，如何实现对各子网的实时监测对整车的性能至关重要。通过监测各子网既可以了解网络的运行状态也可以了解各网络上的电控单元运行状态，为网络本身及各电控单元的故障诊断、维护等提供依据。现有的监测终端通常通过接入车载网关离线对网络各子网进行监测和诊断，无法实时接入各个子网进行底层协议分析，也不提供超高速子网接入能力。
技术实现思路
本技术针对上述问题，提供一种基于USB的多CAN总线网络监测终端。该终端提供超高速、高速和低速CAN总线网络接口，可单独接入某超高速、高速或低速CAN总线网络，也可同时接入某超高速、高速和低速CAN总线网络，从而实现对接入网络实时传输数据的监测。为达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：模块化设计，包括主控模块、超高速CAN总线网络模块、高速CAN总线网络模块、低速CAN总线网络模块以及USB通信接口模块。主控模块采用STM32F107RCT6芯片，并通过片上资源分别与各个功能模块连接。主控模块既可以通过超高速CAN总线网络模块、高速CAN总线网络模块和低速CAN总线网络模块获取各CAN总线子网的数据，并将获取的数据通过USB通信接口模块传输。也可通过USB通信接口模块接收控制命令并发送至各超高速CAN总线子网、高速CAN总线子网以及低速CAN总线子网。所述主控模块采用STM32F107RCT6芯片，分别通过SPI与超高速CAN总线网络模块、CAN接口2与高速CAN总线网络模块、CAN接口1与低速CAN总线网络模块以及USBOTG接口与USB通信接口模块连接并进行通信，实现相关数据的获取、传输和处理。所述的超高速CAN总线网络模块由MICROCHIP公司的CANFD控制器MCP2517FD和MICROCHIP公司的CAN收发器ATA6563组成，其通信速率最高可达8Mbps，实现与超高速CAN总线子网的连接。所述的高速CAN总线网络模块由STM32F107RCT6片内的CAN协议控制器2和NXP公司的CAN收发器SN65HVD230组成，为了提高高速CAN总线网络的可靠性，设计有隔离电路，由电源隔离模块和光耦电路组成，电源隔离模块采用广州致远公司的ZY0505FS，光耦采用TLP113。所述的低速CAN总线网络模块由STM32F107RCT6片内的CAN协议控制器1和NXP公司的CAN收发器SN65HVD230组成，为了提高低速CAN总线网络的可靠性，设计有隔离电路，由电源隔离模块和光耦电路组成，电源隔离模块采用广州致远公司的ZY0505FS，光耦采用TLP113。所述的USB通信接口模块由STM32F107RCT6片内的USBOTG接口和ST公司的电源开关STMPS2141STR以及miniUSB插座组成，USBOTG接口速率最高可达12Mbps，满足超高速、高速和低速CAN总线网络带宽需求，实现与USB设备的通信。与现有技术相比，本技术具有如下优点：（1）终端采用模块化设计，一方面方便对程序进行调试、修改和移植，同时也有利于日后进行终端性能维护以及功能扩展升级；（2）主控模块采用STM32F107RCT6芯片，具有丰富的片上资源，在其基础上扩展了超高、高、低速CAN总线接口和USB通信接口，实现对现有各种速率CAN总线网络的接入和监测，模块之间连接简单方便；（3）本技术充分利用STM32F107RCT6的片上资源，成本低，性能稳定、可靠性高。附图说明图1为本技术终端结构框图。图2为本技术主控模块原理框图。图3为本技术超高速CAN总线网络模块原理框图。图4为本技术高速CAN总线网络模块原理框图。图5为本技术低速CAN总线网络模块原理框图。图6为本技术USB通信接口模块原理框图。图7为本技术的终端工作流程图。具体实施方式下面结合附图对本技术进行进一步的详细说明。如图1所示，一种基于USB的多CAN总线网络监测终端，包括主控模块、超高速CAN总线网络模块、高速CAN总线网络模块、低速CAN总线网络模块以及USB通信接口模块。主控模块采用STM32F107RCT6芯片，并通过片上资源分别与各个功能模块连接。主控模块既可以通过超高速CAN总线网络模块、高速CAN总线网络模块和低速CAN总线网络模块获取各CAN总线子网的数据，并将获取的数据通过USB通信接口模块传输。也可通过USB通信接口模块接收控制命令并发送至各超高速CAN总线子网、高速CAN总线子网以及低速CAN总线子网。所述的主控模块采用STM32F107RCT6芯片，如图2所示，通过其片上资源SPI接口与超高速CAN总线网络模块连接，通过片上CAN接口2与高速CAN总线网络模块连接，通过片上CAN接口1与低速CAN总线网络模块连接，通过片上USBOTG接口与USB通信接口模块连接，实现与超高速CAN总线网络、高速CAN总线网络、低速CAN总线网络与USB通信接口之间的通信，并对相关数据获取、传输和处理。具体为通过引脚SPI_SCK、SPI_MISO、SPI_MOSI、SPI_NSS、PB14、PB15与超高速CAN总线模块的引脚SCK、SDI、SDO、NCS、、电气连接。通过引脚USB_VBUS、USB_DM、USB_DP、USB_ID、PB9分别与USB通信接口模块的引脚VBUS、DM、DP、ID、电气连接。通过引脚CAN1_TX、CAN1_RX分别与低速CAN总线网络模块的引脚D、R电气连接。通过引脚CAN2_TX、CAN2_RX分别与高速CAN总线网络模块的引脚D、R电气连接。所述的超高速CAN总线接口模块由MICROCHIP公司的CANFD控制器MCP2517FD和MICROCHIP公司的CAN收发器ATA6563组成，如图3所示。该模块通过SPI接口与主控模块连接，通过CANFD控制器和CAN收发器与CAN总线网络连接，实现双向数据传输。具体为通过CANFD控制器MCP2517FD的引脚SCK、SDI、SDO、NCS、、分别与主控模块的引脚SPI_SCK、SPI_MISO、SPI_MOSI、SPI_NSS、PB14、PB15电气连接。通过CANFD控制器MCP2517FD的引脚TXCAN、RXCAN分别与CAN收发器ATA656本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于USB的多CAN总线网络监测终端，其特征在于：采用模块化设计，包括主控模块、超高速CAN总线网络模块、高速CAN总线网络模块、低速CAN总线网络模块以及USB通信接口模块；其中主控模块采用STM32F107RCT6芯片，超高速CAN总线网络模块由CAN FD控制器MCP2517FD和CAN收发器ATA6563组成，与主控芯片相连，实现超高速CAN网络数据的收发；高速CAN总线网络模块和低速CAN总线网络模块由STM32F107RCT6片内的CAN协议控制器和CAN收发器SN65HVD230组成，与主控模块相连实现高速、低速CAN网络数据的收发；USB通信接口模块由STM32F107RCT6片内的USB OTG接口和电源开关STMPS2141STR以及通用miniUSB插座组成，实现CAN网络与USB设备的通信，从而实现对接入网络实时传输数据的监测。

【技术特征摘要】
1.一种基于USB的多CAN总线网络监测终端，其特征在于：采用模块化设计，包括主控模块、超高速CAN总线网络模块、高速CAN总线网络模块、低速CAN总线网络模块以及USB通信接口模块；其中主控模块采用STM32F107RCT6芯片，超高速CAN总线网络模块由CANFD控制器MCP2517FD和CAN收发器ATA6563组成，与主控芯片相连，实现超高速CAN网络数据的收发；高速CAN总线网络模块和低速CAN总线网络模块由STM32F107RCT6片内的CAN协议控制器和CAN收发器SN65HVD230组成，与主控模块相连实现高速、低速CAN网络数据的收发；USB通信接口模块由STM32F107RCT6片内的USBOTG接口和电源开关STMPS2141STR以及通用miniUSB插座组成，实现CAN网络与USB设备的通信，从而实现对接入网络实时传输数据的监测。2.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡黄水，杨兴旺，赵航，郑曼，吕洪武，王昕，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22