[发明专利]CAN总线网络及CAN总线扩展方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CAN总线网络，尤其是一种应用在汽车控制、工业生产等领域的CAN总线网络及CAN总线扩展方法。

背景技术

随着工业的发展，工业生产中也越来越多地使用各种现场总线对生产设备的终端进行控制，以实现生产的自动化。目前工业生产中常见的现场总线有RS-232-C总线、RS-485总线、I²C总线和CAN(Controller Area Network)总线等，而CAN总线具有抗干扰性强和使用可靠等优点，越来越受到人们的青睐。

参见图1，图1是现有CAN总线的连接结构示意图。现有的CAN总线包括一总线控制器13，总线控制器13与一条总线通道11连接。总线通道11可由双绞线、同轴电缆或光导纤维做成，用于传送通信信息。在总线通道11上连接有多个终端设备12，如汽车上的各种检测仪表、门禁系统中的各种读卡器等。总线控制器13可通过总线通道11向每一终端设备12发出通信帧，通信帧中包括有总线控制器13对终端设备12的控制信息。终端设备12接收到通信帧后，执行相应的操作，若需要向总线控制器13返回相关信息，终端设备12也是通过总线通道11以通信帧的形式向总线控制器13发出。

参见图2，图2是现有CAN总线通信帧的结构示意图。通信帧由帧信息1、识别码2和数据信息3组成，其中识别码2是某一终端设备12的地址信息，而数据信息3是总线控制器13或终端设备12发出的通信数据。数据信息3一般为8字节长度，包括1个字节的终端设备编号、1个字节的命令字和6个字节的命令数据。因此，一条总线通道11最多只能连接有256个终端设备。但是当总线通道11距离较远、数据较多时，通信速度将大幅度降低，因此，一般一条总线通道11上只连接最多120个终端设备12。

但随着现代工业的发展，生产时需要用到的终端设备远远不只120个，因此需要使用多条总线通道进行通信。但这样就需要对每条CAN总线进行独立开发运行，并需要购买独立的控制设备，造成成本急剧上升。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的是提供一种可同时对多条总线通道上的终端设备进行控制的CAN总线网络；

本发明另一目的是提供一种使用一个CAN总线网络对多个终端设备进行控制的CAN总线扩展方法。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的CAN总线网络包括总线控制器及通过总线通道连接的一组终端设备，还包括与多个总线控制器连接的服务器，每一总线控制器均通过连接插槽，如PCI插槽连接到服务器上。并且，多个服务器通过网络连接到设备管理终端上。

优选的，每一服务器上设置有一级扩展器和二级扩展器，一级扩展器可与二级扩展器在服务器内进行通信，该二级扩展器还设置有数据存储区。

由以上方案可见，CAN总线网络包括多个服务器，每一服务器均可以与多个总线控制器连接，而每一总线控制器又可以与多条通信通道连接，每一总线通道上均可连接有120个以内的终端设备，这样，在一个CAN网络内即可连接数量庞大的终端设备，并可通过设备管理终端对所有的终端设备进行统一管理和控制，大大降低购买多条CAN总线和对多条CAN总线进行独立开发所产生的费用。

为了实现本发明的另一目的，本发明提供的CAN总线的扩展方法应用在上述的CAN总线网络上，该方法包括：

设备管理终端向某一特定终端设备发出含有第一类识别码的下行通信帧，该含有第一类识别码的下行通信帧传送到一级扩展器上时，一级扩展器将下行通信帧中的第一类识别码删除。第一类设备码包括服务器识别码、连接插槽识别码以及总线通道识别码。其中，服务器识别码用于识别通信帧经过哪一服务器，连接插槽识别码用于识别通信帧将经过哪一连接插槽，总线通道识别码用于识别接收或发出该通信帧的终端设备在哪一总线通道上。

终端设备向设备管理终端发出上行通信帧，该上行通信帧传送到一级扩展器上时，一级扩展器将第一类识别码添加到上行通信帧中。

传送到一级控制器上的通信帧包含第一类识别码，设备管理终端即可识别每一上行通信帧是由哪一终端设备发出的，确保了设备管理终端与终端设备之间的通信，从而实现在一个CAN网络中对多条总线通道上的终端设备进行有效控制。

当然，本发明提供的CAN总线扩展方法还可以是设备管理终端向某一特定终端设备发出含有第一类识别码和第二类识别码的下行通信帧，该含有第一类识别码和第二类识别码的下行通信帧传送到二级扩展器上时，数据存储区保存一份该下行通信帧。同时，二级扩展器将下行通信帧中的第二类识别码删除，形成包含第一类识别码的下行通信帧，并传向一级扩展器。