[实用新型]一种新型的直流载波网络节点控制器局域网络

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用电源导线传输数据的CAN网络，该网络采用了直流载波通信技术。具体地说，组成该局域网络的所有节点模块都包含MC9S08DZ32单片机、直流载波驱动器等。单片机内含CAN网络节点控制器，实现了CAN网络数据链路层以上的功能。CAN总线驱动器通过调制解调实现了利用电源导线传输数据。该网络的软件在实时操作系统支撑下运行，网络通信遵循CAN2.0协议。

背景技术

实时网络节点控制器局域网络是指通过架设局域网络，连接分布在控制系统中的各实时网络节点控制器。随着集成电路和单片机在控制领域的广泛应用，控制系统中电子控制单元越来越多。在这种情况下，如果仍采用常规的布线方式，即电线一端与开关相接，另一端与用电设备相通，将导致系统内部电线数目急剧增加。因此控制器局域网络CAN应运而生。如今CAN已经大量运用在各种控制场合，但网络中各网络节点控制器分布在不同位置，有时彼此可能相距很远，因此，网络中连接导线可能很长，而且随着网络中接入设备的增加，布线工作量可呈几何级数递增，网络运行的可靠性也因之降低。因此减少局域网络的连接导线对于降低成本、提高网络运行的可靠性都有重要意义。考虑到CAN总线网络的应用场合主要为车辆等移动设备，其布线空间有限，其意义就更为明显。采用直流载波技术可以在电源导线上传输数据信号，将电源导线和数据导线合二为一，有效减少网络中的连线。

局域网络中的每个网络节点控制器都独立承担各自的控制任务，并且一般都具有较高的实时性要求。网络应用层软件若能以多线程方式运行，即可保证各节点控制任务的实时性，也可使网络各节点间的数据通信功能与节点的控制功能相对独立开来。具体地说，就是网络的收发均以独立的线程来完成。基于以上要求，采用嵌入式操作系统来支撑网络节点软件的运行就是必要的。这样做的另一个好处，就是规范了网络中各节点软件的框架结构，缩短了整体开发周期，增强了软件的可靠性。

发明内容

本实用新型的目的是针对大部分现有的CAN控制器局域网采用直流电源导线与CAN差分信号导线分立连接，由于CAN差分信号导线的存在，使得局域网络连接导线过多，占用空间较大，可靠性相应降低的问题，设计了一套采用直流载波通信技术的网络节点控制器局域网络，通过直流载波技术合并直流电源线与CAN差分信号线。网络节点控制器的应用程序运行在嵌入式实时控制系统上，网络的收发均以独立的线程来完成，提高了网络节点控制器的实时性和稳定性。

本实用新型的技术方案是：

一种基于直流载波通信的网络节点控制器局域网络，其特征是采用直流载波技术合并直流电源导线与CAN差分信号导线，经直流载波驱动器为网络节点控制器供电并传输报文，各网络节点控制器间的数据交换遵循CAN通信协议。

控制器局域网络中的每个节点由MC9S08DZ32单片机、直流载波驱动器、二次稳压电路、液晶显示电路、键盘输入电路、BDM背景调试接口等组成。

网络节点控制器的核心是MC9S08DZ32单片机。该单片机内含CAN总线控制器，完成CAN总线数据链路层以上的所有功能。单片机的外围电路包括晶振、6位独立按键、LED灯、液晶显示接口、16位矩阵键盘接口、A/D接口、CAN总线接口、UART串行通信接口、BDM背景调试接口等。

直流载波驱动器实现CAN总线驱动器的功能，该驱动器将二进制数据信号变成为FSK信号，从而利用电源导线传输数据。该驱动器还可以实现逐位比较数据碰撞检测。直流载波驱动器和导线组成了CAN网络物理层。

直流载波驱动器采用纯硬件电路，由波形发生器、波形叠加器、放大电路、发射电路、接收电路、检波电路、线路噪声抑制比较器等构成。

整个控制器局域网中的各节点模块，都由一个共同的直流电源模块提供12

V电压。网络中的每个节点模块都有二次稳压电路，二次稳压电路将导线上的12V电压变成节点内所需的5V和3.3V电压。

网络节点控制器采用uc/os-ii嵌入式实时操作系统支撑应用软件的运行。可以在个人计算机上用基于c或c++语言的codewarrior IDE开发平台来开发或修改单片机内部的控制程序，然后下载到实时网络节点控制器中的单片机中。

本实用新型具有以下优点：

1、采用直流载波通信技术合并直流电源线与CAN差分信号线，减少了网络中的电气连线，节省了布线空间，降低了网络的复杂度，提高了网络的可靠性。