一种小型嵌入式UART接口转CAN-bus网络模块制造技术

本实用新型专利技术是一种小型嵌入式ＵＡＲＴ接口转ＣＡＮ－ｂｕｓ网络模块，涉及ＵＡＲＴ接口快速连接ＣＡＮ－ｂｕｓ网络领域，目的在于，既提供了能把ＵＡＲＴ接口的数据和ＣＡＮ－ｂｕｓ网络快速可靠的转换，且具有小体积、低功耗等特点的小型嵌入式ＵＡＲＴ接口转ＣＡＮ－ｂｕｓ网络模块。本设计公开了一种小型嵌入式ＵＡＲＴ接口转ＣＡＮ－ｂｕｓ网络接口模块，主要包括主控芯片、ＣＡＮ控制器、ＣＡＮ收发器，主控芯片与ＣＡＮ控制器和ＵＡＲＴ接口连接，其改良的结构是ＣＡＮ－ｂｕｓ网络与主控芯片之间通过隔离保护措施连接，主控芯片采用带有通用Ｉ／Ｏ接口的ＭＣＵ，该芯片内置ＥＥＰＲＯＭ，模块内置ＣＡＮ控制器和ＣＡＮ收发器，封装在约４ｃｍ↑［３］体积的模块内，本方案无需外扩大容量ＳＤＲＡＭ和ＦＬＡＳＨ存储器，相对多芯片技术方案，集成度高，功耗低。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及UART接口快速连接CAN-bus网络领域，更具体的说是一种技术方案简便的一种小型嵌入式UART接口转CAN-bus网络模块。
技术介绍
目前在我国，CAN-bus网络的使用已经非常广泛，且CAN-bus网络是以后工业控制局域网发展的趋势。当今的设备控制网络大多使用RS-232、RS-485、RS-422等串行通讯接口，原有这些基于串行通讯接口的设备要过渡到CAN-bus网络，需要连接串口网关或CAN-bus串口转换模块。目前在我国各类型的CAN-bus串口转换模块和串口服务器、串口网关很多，但它们都存在体积大，技术方案复杂等问题，不适合在一些小型设备内部使用。本专利技术主要针对以上现象，推出一种体积小巧、便于嵌入的CAN-bus串口转换模块。
技术实现思路
本技术的目的在于，既提供了能把UART接口转CAN-bus网络快速可靠的转换，且具有小体积、低功耗、技术方案简便等特点的嵌入式CAN转UART接口模块。本技术通过以下技术方案实现上述目的。本设计公开了一种小型嵌入式UART接口转CAN-bus网络接口模块，主要包括主控芯片、CAN控制器、CAN收发器，主控芯片与CAN控制器和UART接口连接，其改良的结构是CAN-bus网络与主控芯片之间通过隔离保护措施连接，主控芯片采用带有通用I/O接口的MCU，该芯片内置EEPROM，模块内置CAN控制器和CAN收发器，符合CAN2.0协议，封装在约4cm3体积的模块内，引脚符合IC国际标准。本方案无需外扩大容量SDRAM和FLASH存储器，相对多芯片技术方案，集成度更高，能耗更低。比较独特的是CAN-bus网络与主控芯片之间通过隔离保护措施连接。整体结构采用封胶灌装工艺，激光打标，生产流程符合RoHS指令。本技术的技术方案为：一种小型嵌入式UART接口转CAN-bus网络模块，包括顺序串连连接的主控芯片(1)、CAN控制器(2)、耦合电路(3)和CAN收发器(4)，其特征在于：还包括DC-DC电源隔离电路(5)和ESD总线保护(6)，其中：DC-DC电源隔离电路(5)，提供CAN控制器(2)与CAN收发器(4)之间的电源隔离，原边连接到CAN控制器(2)、副边连接到CAN收发器(4)；ESD总线保护(6)，提供CAN-bus网络过压保护和防静电保护功能，连接到CAN-bus网络端。所述模块的主控芯片(1)内嵌MCU控制器(11)、通用串行接口(12)和EEPROM存储器(13)。-->所述模块的CAN控制器(2)和CAN收发器(4)之间采用光电耦合隔离、电磁耦合隔离和电容耦合隔离之一的方式传输数字信号。所述模块的DC-DC电源隔离电路(5)连接到光电耦合隔离、电磁耦合隔离和电容耦合隔离电路(3)，提供电源隔离。所述模块的通用串行接口(12)外部连接电平转换芯片，可连接RS-232、RS-485和RS-422等串行通讯接口。所述模块的主控芯片(1)采用高速主控芯片。所述模块的UART接收中断转发CAN报文处理，UART接口连接到CAN-bus网络发送CAN报文。所述模块的CAN接收中断转发UART数据处理，CAN-bus网络连接到UART接口接收CAN报文。专利技术的效果将主控芯片、CAN控制器、CAN收发器，以及CAN总线保护器于一体，整个模块封装大小约4cm3体积的模块内，同时还实现了UART接口转CAN-bus网络的数据的高速、大容量转换，还具有隔离、总线保护等功能。附图及附图的简单说明附图1为本技术方案的结构模块图；附图2为本技术方案的硬件结构框图；附图3为光电耦合技术方案的硬件电路图；附图4为电磁耦合技术方案的硬件电路图；附图5为电容耦合技术方案的硬件电路图；附图6为本技术方案的内部程序结构框图；具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明。如图1所示一种小型嵌入式UART接口转CAN-bus网络模块，该模块主要包括主控芯片(1)、CAN控制器(2)、耦合电路(3)、CAN收发器(4)组成。主控芯片(1)内-->嵌MCU控制器(11)、通用串行接口(12)和EEPROM存储器(13)，主控芯片(1)采用高速主控芯片，与CAN控制器(2)连接，通用串行接口(12)与UART(7)连接；CAN收发(4)器与CAN-bus(8)网络连接；CAN控制器(2)与CAN收发器(4)之间通过耦合电路(3)、DC-DC电源隔离电路(5)连接，CAN-bus网络具有过压、静电保护功能。MCU控制器(11)与CAN控制器(2)之间通过通用串行接口(12)完成数据的交换。MCU控制器(11)本身内置UART，可以外接串行电平转换芯片连接RS-232、RS-485、RS-422等串行接口以及直接连接外部串口设备的主控CPU的UART。实施例1附图2为光电耦合技术方案的硬件电路图。图中输入电源采用+5V DC供电，通过一片LDO输出+3.3V为主控芯片(1)等器件提供电压，MCU及CAN控制器共用一晶振，CAN控制器与CAN收发器之间采用一隔离电源模块实现高速电气隔离，CAN总线采用总线保护器件，耦合电路(3)采用光电耦合，光电耦合的优点是体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、能隔离噪音、工作温度宽，输入输出之间电绝缘，单向传输信号及逻辑电路易连接等。附图3所示为本技术的内部程序结构，主要分为两个任务，UART转发CAN报文处理，以及CAN转发UART数据处理。主控芯片(1)的核心程序负责管理CAN数据和串行数据读写缓存处理程，并把两部分的数据进行交换实现CAN报文和串口数据的转换。实施例2附图3为电磁耦合技术方案的硬件电路图。与附图2所示的光电耦合技术方案不同，电感耦合技术的优点是可能存在的共模差异和差分传输特性，变压器的精心设计允许噪声和信号频率重叠，会呈现出噪声高共模阻抗和信号低差分阻抗，另一个优点是，信号能量传输可以为近100％的效率，从而使低功耗隔离器成为可能。实施例3附图4为电容耦合技术方案的硬件电路图。与附图2所示的光电耦合技术方案不同，使用一个电容隔离的好处是，在尺寸大小和能量传输方面的高效率，以及对磁场的抗扰度方面有更好的效果，且功耗更低。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型嵌入式ＵＡＲＴ接口转ＣＡＮ－ｂｕｓ网络模块，包括顺序串连连接的主控芯片（１）、ＣＡＮ控制器（２）、耦合电路（３）和ＣＡＮ收发器（４），其特征在于：还包括ＤＣ－ＤＣ电源隔离电路（５）和ＥＳＤ总线保护（６），其中：　ＤＣ－ＤＣ电源 隔离电路（５），提供ＣＡＮ控制器（２）与ＣＡＮ收发器（４）之间的电源隔离，原边连接到ＣＡＮ控制器（２）、副边连接到ＣＡＮ收发器（４）；　ＥＳＤ总线保护（６），提供ＣＡＮ－ｂｕｓ网络过压保护和防静电保护功能，连接到ＣＡＮ－ｂｕｓ网络端。

【技术特征摘要】
1.一种小型嵌入式UART接口转CAN-bus网络模块，包括顺序串连连接的主控芯片(1)、CAN控制器(2)、耦合电路(3)和CAN收发器(4)，其特征在于：还包括DC-DC电源隔离电路(5)和ESD总线保护(6)，其中：DC-DC电源隔离电路(5)，提供CAN控制器(2)与CAN收发器(4)之间的电源隔离，原边连接到CAN控制器(2)、副边连接到CAN收发器(4)；ESD总线保护(6)，提供CAN-bus网络过压保护和防静电保护功能，连接到CAN-bus网络端。2.根据权利要求1所述的一种小型嵌入式UART接口转CAN-bus网络模块，其特征在于：所述模块的主控芯片(1)内嵌MCU控制器(11)、通用串行接口(12)和EEPROM存储器(13)。3.根据权利要求1所述的一种小型嵌入式UART接口转CAN-bus网络模块，其特征在于：所述模块的CAN控制器(2)和CAN收发器(4)之间采用光电耦合隔离、电磁耦合隔离和电容耦合隔离之一的方式传输数字信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：周立功，
申请(专利权)人：广州致远电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]