[实用新型]一种应用于数据采集装置的CAN总线结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种总线结构，具体是一种应用于数据采集装置的CAN总线结构。

背景技术

目前，工业过程、电力系统中数据采集装置内部所使用的总线结构大多使用单CAN总线进行通信。当唯一的CAN总线发生故障或因物理原因中断时，数据采集装置内部各模块之间的通信即处于瘫痪状态，无法通过软件进行恢复。所以单CAN总线不具有冗余和后备。在少数使用多CAN总线的数据采集设备中，各CAN总线的任务都是单一固定的，不具有自适应功能切换及通信负荷自动平衡。

此外，目前数据采集装置内各采集模块均共享其主模块的CPU，不具有独立的CPU，数据运算处理能力弱，功能少，对于SOE存储、交流谐波运算等复杂应用依赖于主模块CPU。这更进一步加重了装置内部总线的负荷水平，加剧了各模块对通信资源的竞争。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种应用于数据采集装置的CAN总线结构，为数据采集装置内部通信提供冗余的硬件通道，并使这种冗余通道具有软件方面的自适应能力及管理功能。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种应用于数据采集装置的CAN总线结构，包括CPU和CAN总线，有一个主节点和多个从节点，每个节点有各自独立的CPU，每个CPU有两个独立的CAN控制器，CPU的两个CAN控制器引脚组分别与两片总线收发器的控制器引脚组相连接，两片总线收发器的总线端引脚组分别通过两片共模电感芯片连接到不两条同的CAN总线上，每个节点在两条CAN总线上的节点号相同。

所述CPU的两个独立的CAN控制器外设接口符合CAN2.0B规范。

所述总线收发器为SN65HVD230D芯片。

所述共模电感芯片型号为EP82793。

每个节点在CAN总线1和总线2上使用相同的节点号，例如主节点在CAN总线1上和在CAN总线2上使用的节点号都是0，从节点2在CAN总线1和CAN总线2上使用的节点号都是2，等等。节点与节点之间的节点号不相同。节点号的识别由该节点上的CPU根据特定IO引脚的电平值来读取，因此不同节点上的CPU用于识别节点号的IO引脚组的电平值也不相同。

CAN总线1和CAN总线2使用相同的波特率，因此各节点CPU将各自芯片上的两个CAN控制器设置为相同波特率。数据采集装置在上电初始化时，各节点CPU将各自CAN控制器统一配置为默认波特率，然后在统一默认波特率基础上传输定制参数，在需要时才根据定制参数将所有节点的波特率更改为新的值。

总线上各从节点提供数据服务，接收来自主节点的数据请求，将采集到的数据通过CAN总线1或者CAN总线2传输给主节点。主节点提供控制和管理服务，根据主节点所请求的数据的长度，计算下一个请求周期时两个总线上的数据传输负荷，决定相应的从节点使用哪一个总线来响应该数据请求，然后在发送数据请求命令的同时也发送总线选择命令。当从节点收到请求命令和总线选择命令后，就将相应的数据发送到被选择的总线上。

当两条总线中的一条因电气或物理原因损坏时，主节点和从节点会自动将所有通信任务转移到未受损坏的总线上，由于两条总线同时损坏的几率较小，所以这种总线结构提高了数据采集装置的可靠性。

本实用新型的CAN总线结构最高可运行在1Mbps传输速度，可完成遥信、遥控、遥测、遥调、SOE数据及各类控制命令和特殊报文的传输，并可运行各种行业通信规约或者用户自定义通信规约，由于该总线结构每个节点都具有CPU，数据处理能力强、功能丰富，且在双CAN网络上具有自动负荷平衡和调度能力，通信可靠、高后备，因此适用于各类矿山、电力、化工、冶金等对信号采集和通信的实时性、可靠性要求较高的数据采集装置。

附图说明

图1为本实用新型一实施例结构框图；

图2为本实用新型一实施例电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一实施例数据采集系统具有1个主节点，8个从节点，每个节点采用LPC1765作为CPU，该CPU具有两个符合CAN2.0B规范的独立的CAN控制器外设接口。