具有软硬件CSMA/CD的CAN总线控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种具有软硬件CSMA/CD的CAN总线控制系统，其特征在于包括：MCU控制单元，主要负责CAN通信模块的CSMA/CD算法的实现，以及具体产品应用程序的控制；CAN通信模块，主要实现CAN通信网络的物理层的电器连接；电源电路，主要是各个产品的总线电源模块，为其他模块提供电源；应用电路，主要是根据不同的产品类型产生的不同的应用电路，构成CAN控制网络的不同应用的节点；总线接口，主要是提供用户外部连接接口。与现有技术相比，本技术在硬件设计上只采用CAN驱动器，一方面节省成本，另外一方面MCU可以用不带CAN控制器的芯片，在软件设计上实现类似CSMA/CD算法的冲突检测重发机制，因此本技术在该领域的应用足够满足系统的要求。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种智能家居可视对讲系统，尤其是在智能家居的自动化控制网络应用中的一种具有软硬件CSMA/CD的CAN总线控制系统。
技术介绍
传统的CAN总线控制网是通过MCU加上标准的CAN控制器和驱动器实现通信节点，因此必须要有一个标准的CAN控制器，要么集成在MCU芯片中，要么需要独立的CAN控制器，实现标准的CAN通信网络，不管是软件和硬件实现都比较复杂。在实际产品应用中，在较少的网络节点情况下(32个节点)，无需采用标准的CAN总线架构，只要采用简化的CSMA/⑶的算法就可以实现复杂的理论算法。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题，在于提供了一种采用低成本的MCU来实现软硬件设计的具有软硬件CSMA/CD的CAN总线控制系统。本技术要解决的技术问题是这样实现的一种具有软硬件CSMA/CD的CAN总线控制系统，包括MCU控制单元，主要负责CAN通信模块的CSMA/CD算法的实现，以及具体产品应用程序的控制；CAN通信模块，主要实现CAN通信网络的物理层的电器连接；电源电路，主要是各个产品的总线电源模块，为其他模块提供电源；应用电路，主要是根据不同的产品类型产生的不同的应用电路，构成CAN控制网络的不同应用的节点；总线接口，主要是提供用户外部连接接口。其中，所述MCU控制单元，采用PIC18F26K20作为主控芯片，完成其它各个模块的控制功能。所述CAN通信模块，是具有二级防雷防静电保护的CAN驱动通信模块。所述总线电源模块主要是完成总线电源的转换。所述应用电路，至少包含无线通信模块。所述总线接口，采用的是4PIN的接线座。与现有技术相比，本技术在硬件设计上只采用8位单片机加上CAN通信模块，可以代替原有的MCU加上标准的CAN控制器和驱动器的结构。只采用CAN驱动器，一方面可以节省成本，另外一方面MCU可以用不带CAN控制器的芯片，在软件设计上实现类似CSMA/CD算法的冲突检测重发机制。本技术在软件设计上，是按字节进行冲突检测，按随机时间进行重发机制，在实际的产品应用中，达到稳定可靠的通信。基于实际的应用节点数都在32个节点以下，因此本技术在该领域的应用足够满足系统的要求。附图说明、下面参照附图结合实施例对本技术作进一步的说明。图I是本技术具有软硬件CSMA/CD的CAN总线控制系统的硬件整体框图。图2是本技术一个具体实施例的系统框图。具体实施方式请参阅图1，是本技术具有软硬件CSMA/CD的CAN总线控制系统的硬件整体框图。一种具有软硬件CSMA/CD的CAN总线控制系统，包括:MCU控制单元，主要负责CAN通信模块的CSMA/CD算法的实现，以及具体产品应用程序的控制；CAN通信模块，主要实现CAN通信网络的物理层的电器连接；电源电路，主要是各个产品的总线电源模块，为其他模块提供电源；应用电路，主要是根据不同的产品类型产生的不同的应用电路，构成CAN控制网络的不同应用的节点；总线接口，主要是提供用户外部连接接口。如图2，是本技术一个实施例的系统框图，其中主控模块MCU采用PIC18F26K20作为主控芯片，完成其它各个模块的控制功能；总线通信模块是具有二级防雷防静电保护的can驱动通信模块；总线接口是4PIN的接线座；总线电源模块主要是完成总线电源的转换；应用电路包含无线通信模块、存储模块和用户接口。上述具有软硬件CSMA/⑶的CAN总线控制系统的CSMA/⑶算法的空闲检测/多主发送/冲突检测/重发等功能的实现方式如下(I)空闲检测各节点平时处于接收总线数据状态，当Ts时间内没有接收到总线上有数据，判断总线处于空闲状态，节点可以立即启动发送；若有接收到数据，则判断总线为忙，继续等待；(2)多主发送每个节点在检测到总线空闲状态后，都可主动向总线发送数据；为了减少冲突的发生，用于约束不同节点的等待时间的Ts值不同。优先级高的节点Ts值小，优先级低的节点Ts值大；Ts值分布在IOms 50ms之间；(3)应答若接收节点需要对发送节点数据产生应答，应答可以在Ta时间内启动，Ta<Ts,避免与其他节点新启动的发送发生冲突。Ta规定为IOms ；(4)冲突检测当有多个节点在总线空闲时，同时(或间隔〈IBit传输时间)启动数据发送，此时无法检测到其他节点的发送，数据将发生冲突；节点在发送的数据同时也在接收总线数据，当有数据冲突时，接收到数据与发送的数据将不一致，发送节点可据此判断有数据冲突了 ；当发生冲突后，各节点判断到接收到的数据与发送的数据不一致，立即停止发送，然后各延迟各自给定的Ts时间再重发数据。因为各节点规定的Ts的不同，重发时将避免产生再次冲突；(5)超时节点预期接收下一个数据，若超过Tov时间仍未收到数据，则判断超时，前面接收到数据丢弃；超时机制可以避免当因数据冲突接收到错误的数据长度码而造成节点一直等待接收的情况发生；(6)数据生命周期数据生命周期指的是数据有意义存在的时间周期，当超过了其生命周期后，数据存在的意义已经没有了，必须将其删除；本系统中，某些命令数据在一段时间内一直发送失败，并超过了其生命周期，需将其删除；本协议不对数据生命周期作出约束，由各个模块自行规定。下表列出上述几个时间参数规定值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有软硬件CSMA/CD的CAN总线控制系统，其特征在于包括:MCU控制单元，主要负责CAN通信模块的CSMA/CD算法的实现，以及具体产品应用程序的控制； CAN通信模块，主要实现CAN通信网络的物理层的电器连接； 电源电路，主要是各个产品的总线电源模块，为其他模块提供电源； 应用电路，主要是根据不同的产品类型产生的不同的应用电路，构成CAN控制网络的不同应用的节点； 总线接口，主要是提供用户外部连接接口。2.根据权利要求I所述的具有软硬件CSMA/CD的CAN总线...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仙煌，叶铮，王龙，张瑷玉，祁志强，董入学，
申请(专利权)人：冠林电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：