CAN数据帧同步结构及氛围灯光流帧同步控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种CAN数据帧同步结构，包括经总线连接的CAN发送单元和CAN接收单元，其特征在于，所述CAN发送单元和CAN接收单元以UARTonCAN方式组成私有CAN网络，二者之间发送“流数据”。一种氛围灯光流帧同步控制系统，包括主控MCU，主控MCU作为CAN发送单元，和CAN接收单元以UARTonCAN方式组成私有CAN网络。其显著效果是：借助UART自身具备的探测功能，来从物理硬件层对帧同步头进行探测，从而让通讯数据中省掉同步头数据，接收端就可以直接使用DMA方式进行高效的批量数据接收。接使用DMA方式进行高效的批量数据接收。接使用DMA方式进行高效的批量数据接收。

【技术实现步骤摘要】
CAN数据帧同步结构及氛围灯光流帧同步控制系统


[0001]本技术及一种车载LED灯光效果控制
，特别是涉及一种CAN数据帧同步结构及氛围灯光流帧同步控制系统。

技术介绍

[0002]车载氛围灯已经成为汽车内饰不可或缺的重要组成部分，传统的氛围灯灯光控制为CAN/CAN FD通信协议，不仅需要选择集成CAN/CAN FD功能的IC；同时，由于CAN/CAN FD标准数据协议在可靠性方面的考虑，包含较多校验信息，导致传输效率低下，不利于大规模灯光效果场景的数据传输。
[0003]灯光控制的CAN/CAN FD通信协议，不仅需要选择集成CAN/CAN FD功能的IC；同时，由于CAN/CAN FD标准数据协议在可靠性方面的考虑，包含较多校验信息，导致传输效率也不高，不利于大规模灯光效果场景的数据传输。
[0004]针对现有技术的特点，技术人提出利用CAN/CAN FD的物理层，以UART格式的私有协议进行传输，组成灯光私有控制域即使用UARTonCAN方式组成私有CAN网络的解决方案。
[0005]然而，基于UART与标准CAN的区别：前者是“流数据网络”，而后者是“包数据网络”。因而前者在每一次发送“流数据”之前，需要先发送“帧同步”数据，让接收端与发送端状态一致后才能开始数据传输。而后者本身就有硬件机制来保障每个帧头部的同步，形成数据包，不需要额外发送“帧同步”数据。
[0006]对于UARTonCAN这种私有CAN总线而言，如果沿用标准的UART“流数据”传输方式，就需要在每帧数据头部都构造一个同步头数据，而接收端解码时，必须逐个字节进行特征解析，这样就无法使用DMA方式进行高效的批量数据接收，当需要较高的传输速率时，这种传统方式会对接收端CPU算力造成很大的浪费。
[0007]而由于UART本身的“流数据”特性，接收端并没有标准的硬件机制来进行帧同步头信号的探测。因此，只有解决“流数据网络”传输之前的“帧同步”问题，才能实现私有CAN总线对氛围灯光流的高效准确控制。

技术实现思路

[0008]本技术的目的是提供一种CAN数据帧同步结构及氛围灯光流帧同步控制系统，针对UARTonCAN这种私有CAN总线，实现接收端和发送端帧同步，从而利用CAN/CAN FD的物理层，实现UART格式的私有协议传输，组成灯光私有控制域即使用UARTonCAN方式组成私有CAN网络的技术方案。
[0009]如需实现该技术方案，就需要找到一种方案，借助某种UART自身具备的探测功能，来从物理硬件层对帧同步头进行探测，从而让通讯数据中省掉同步头数据，接收端就可以直接使用DMA方式进行高效的批量数据接收。
[0010]为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种CAN数据帧同步结构，包
括经总线连接的CAN发送单元和CAN接收单元，其关键在于，所述CAN发送单元和CAN接收单元以UARTonCAN方式组成私有CAN网络：
[0011]所述CAN发送单元和CAN接收单元之间的CAN网络中还配置有帧同步电平发生器，该帧同步电平发生器用于发送长时段电平给CAN接收单元，所述长时段电平为时长>13bit波特率时间的低电平。
[0012]所述CAN接收单元具备UART的BUS ERROR错误中断功能，CAN接收单元为物理帧同步模块。
[0013]CAN发送单元在uart每次发送数据前，利用IO操作产生下拉电平拉低数据线，并保持足够长的时间作为帧同步头信号，然后就开始发送正常的数据帧内容。
[0014]与之相配合，CAN接收单元开启UART的BUS ERROR错误中断功能：由于UART的标准规定，信号线在IDLE状态时必须保持高电平，而一旦进入低电平则意味着数据开始传输，一次传输过程最长只能包含13bit数据，然后信号线就必须回到高电平状态。如果超过该限时后总线仍为低电平，则会产生一次BUS ERROR错误。利用这一机制，CAN接收单元每次收到一个长时低电平后，都会因检测到错误，而进入一次BUS ERROR中断。在该中断函数中，进行帧复位同步，就可以让接收端与发送端保持同步，后续就能够进入到DMA方式的正常UART数据接收过程了。
[0015]更进一步，采用外置的帧同步电平发生器具有成本高的缺点，外置帧同步电平发生器还要与CAN发送单元时钟同步，故，采用内置的帧同步电平发生器更为经济合理。所述帧同步电平发生器固化在CAN发送单元内。
[0016]结构简单。每帧数据发送，都由帧同步电平发生器动态重新配置UART的IO模式。
[0017]更进一步，所述CAN发送单元的RXD发送端与CAN接收单元的TX接收端连接，CAN发送单元的TXD发送端与CAN接收单元的RX接收端连接；
[0018]所述帧同步电平发生器的输出端连接在所述TXD发送端上。可以节省CAN发送单元的通信接口。
[0019]更进一步，所述CAN发送单元的RXD发送端与CAN接收单元的TX接收端连接，CAN发送单元的TXD发送端与CAN接收单元的RX接收端之间连接有二选一MUX模块；
[0020]所述CAN发送单元还设置有帧同步端GPIO2；
[0021]所述TXD发送端连接二选一MUX模块的第一输入端，帧同步端GPIO2连接二选一MUX模块的第一输入端，二选一MUX模块的输出端连接所述CAN接收单元的RX接收端。
[0022]帧同步头低电平由GPIO2产生，通过外部的二选一MUX模块配合，低电平产生后，二选一MUX模块输出立即被切换成GPIO2低电平，并传递给CAN接收单元。完成同步头后，二选一MUX模块输出再被切回TXD继续发送数据。
[0023]该方案降低了MCU计算开销比，直接驱动小。
[0024]更进一步，所述CAN发送单元的RXD发送端与CAN接收单元的TX接收端连接，CAN发送单元的TXD发送端与CAN接收单元的RX接收端之间连接有二选一MUX模块和单稳态触发器；
[0025]所述CAN发送单元还设置有帧同步端GPIO2；
[0026]所述TXD发送端连接二选一MUX模块的第一输入端，帧同步端GPIO2连接二选一MUX模块的第一输入端，二选一MUX模块的输出端连接所述单稳态触发器的输入端，该单稳态触
发器的输出端连接所述CAN接收单元的RX接收端。
[0027]帧同步头低电平触发信号由GPIO2产生，通过二选一MUX模块配合，低电平产生后，二选一MUX模块输出立即被切换成GPIO2低电平，该电平被传递给单稳态触发器，单稳态触发器通过硬件延时产生>13bit长度低电平，可由其RC参数微调，输出给CAN接收单元。单稳态触发器输出低电平结束回归稳态后，其输出上升沿通过GPIO1触发一次中断，引导CAN发送单元逻辑继续从TXD发送数据。
[0028]该方案无需动态配置模式，无需消耗额外定时器资源，GPIO2只需产生一次下降沿信号即可，无需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CAN数据帧同步结构，包括经总线连接的CAN发送单元和CAN接收单元，其特征在于，所述CAN发送单元和CAN接收单元以UARTonCAN方式组成私有CAN网络：所述CAN发送单元和CAN接收单元之间的CAN网络中还配置有帧同步电平发生器，该帧同步电平发生器用于发送长时段电平给CAN接收单元，所述长时段电平为时长>13bit波特率时间的低电平。2.根据权利要求1所述的CAN数据帧同步结构，其特征在于：所述CAN接收单元具备UART的BUS ERROR错误中断功能，CAN接收单元为物理帧同步模块。3.根据权利要求1或2所述的CAN数据帧同步结构，其特征在于：所述帧同步电平发生器固化在CAN发送单元内。4.根据权利要求3所述的CAN数据帧同步结构，其特征在于：所述CAN发送单元的RXD发送端与CAN接收单元的TX接收端连接，CAN发送单元的TXD发送端与CAN接收单元的RX接收端连接；所述帧同步电平发生器的输出端连接在所述TXD发送端上。5.根据权利要求1或2所述的CAN数据帧同步结构，其特征在于：所述CAN发送单元的RXD发送端与CAN接收单元的TX接收端连接，CAN发送单元的TXD发送端与CAN接收单元的RX接收端之间连接有二选一MUX模块；所述CAN发送单元还设置有帧同步端GPIO2；所述TXD发送端连接二选一MUX模块的第一输入端，帧同步端GPIO2连接二选一MUX模块的第一输入端，二选一MUX模块的输出端连接所述CAN接收单元的RX接收端。6.根据权利要求1或2所述的CAN数据帧同步结构，其特征在于：所述CAN发送单元的RXD发送端与CAN接收单元的TX接收端连接，CAN发送单元的TXD发送端与CAN接收单元的RX接收端之间连接有二选一MUX模块和单稳态触发器；所述CAN发送单元还设置有帧同步端GPIO2；所述TXD发送端连接二选一MUX模块的第一输入端，帧同步端GPIO2连接二选一MUX模块的第一输入端，二选一MUX模块的输出端连接所述单稳态触发器的输入端，该单稳态触发器的输出端连接所述CAN接收单元的RX接收端...

【专利技术属性】
技术研发人员：方翔，
申请(专利权)人：重庆睿博光电股份有限公司，
类型：新型
国别省市：