[发明专利]利用单片机普通I/O收发CAN数据信息的电路及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车的技术领域，更具体地说，是涉及一种利用单片机普通I/O收发CAN数据信息的电路及控制方法。

背景技术

控制器局域网(ControlAreaNetwork；CAN)是一个串行、异步、多主机的通信协议，它可以连接汽车或工业应用中的电子控制模块、传感器和执行机构。CAN总线广泛应用于汽车上，特别是电动汽车上，主要用来实现车载网络各电控单元之间的信息交换，形成车载网络系统。CAN协议其中一个要素是位速率，它支持的位速率范围从1～1000Kb/s。CAN的应用范围很广，从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用CAN。在汽车电子行业里，使用CAN连接发动机控制单元、传感器、防刹车系统、等等，其传输速度可达1Mbit/s。同时，可以将CAN安装在卡车本体的电子控制系统里，诸如车灯组、电气车窗等等，用以代替接线配线装置。但是现有的CAN通讯都用采用专用的带专用CAN收发器的MCU，系统成本较高；另外由于CAN通讯在系统间通讯有很大优势，普通电器如果采用CAN通讯成本上又受到限制，从而使普通电子产品又无法在汽车上运用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种利用单片机普通I/O收发CAN数据信息的电路及控制方法，解决了普通单片机系统无法处理CAN信息的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供的一种利用单片机普通I/O收发CAN数据信息的电路，包括用于接收CAN数据信息，并将CAN数据信息转换成TTL数据信息后通过输入I/O口输入至单片机的CAN接收转换电路；

用于对输入I/O口接收的TTL数据信息进行解码、处理，以CAN总线的数据格式和时钟周期输出TTL数据信息到输出I/O口的单片机；

以及用于将输出I/O口的TTL数据信息转换成CAN数据信息的CAN发送转换电路；

所述CAN接收转换电路的输入端接CAN总线，输出端与单片机的输入I/O口连接；单片机的输出I/O口与CAN发送转换电路的输入端连接，CAN发送转换电路的输出端接CAN总线。

作为优选的技术方案，所述CAN接收转换电路包括运算放大器U1，所述运算放大器U1的反相输入端串联电阻R7后接CAN总线的高位数据线，正相输入端串联电阻R10后接CAN总线的低位数据线，所述运算放大器U1的正相输入端串联电阻R9后接地，同时串联电阻R8后接电源VCC，电阻R8、电阻R9匹配CAN信号的隐性电位点，对差分信号比较，在运算放大器U1的输出端VOUT产生与CAN数据信息对应的TTL数据信息。

作为优选的技术方案，所述运算放大器U1采用TLC3702CP。

作为优选的技术方案，所述CAN发送转换电路包括第一三极管Q5、第二三极管Q6、第一二极管D1、第二二极管D2、电阻R11、电阻R12、电阻R7及电阻R8，第一三极管Q5的基极和第二三极管Q6的基极均与单片机输出I/O口连接；所述第一三极管Q5的集电极连接第二二极管D2的阴极，所述第二二极管D2的阳极串联电阻R8后接CAN总线的低位数据线，所述第一三极管Q5的发射极串联电阻R12后接地；所述第二三极管Q6的发射极连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极串联电阻R7后接CAN总线的高位数据线，所述第二三极管Q6的集电极串联电阻R11后接电源VCC。

本发明还提供了一种利用单片机普通I/O收发CAN数据信息的电路控制方法，该方法包括下述步骤：

(1)将单片机的一个I/O口设置成输出I/O口，并置低电平释放CAN总线；

(2)将单片机的另一个I/O口设置成输入I/O口；

(3)用一个运算放大器组成差分电压比较器，差分电压比较器的比较电压由电阻匹配CAN信息的隐性电位点，对差分信号比较，在运算放大器U1的输出端VOUT产生与CAN数据信息对应的TTL数据信息；

(4)单片机对TTL数据信息按CAN数据格式解码，并根据CAN协议的仲裁机制，判定接收的数据是否有误，并按协议规定发送应答信号；

(5)单片机按照CAN总线的数据出错规则对接收信息判别，如果接收正确，单片机的输出I/O口按CAN总线格式发送应答信号。

作为优选的技术方案，步骤(3)中，当有差分信号输入时，输出端VOUT有TTL信号产生，单片机输入I/O口根据系统的数据格式对TTL信号解码。

作为优选的技术方案，步骤(4)中，单片机对TTL电平按CAN数据格式解码的具体方法为：