基于可编程逻辑控制器的CAN总线接口隔离通信模块转让专利
申请号 : CN201510546585.1
文献号 : CN105159225B
文献日 : 2017-12-19
发明人 : 姜飞 , 赵涛 , 许彬 , 顾震宇 , 庞炜
申请人 : 中国兵器工业集团第二O二研究所
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于可编程逻辑控制器的CAN总线接口隔离通信模块,包括CAN总线接口隔离通信物理层硬件电路和ISP程序下载和按键复位电路,其中,CAN总线接口隔离通信物理层硬件电路包括两个完全相同的CAN总线物理层隔离电路,其特征在于:每个CAN总线物理层隔离电路包括16支电容、8支电阻和和2片CAN总线驱动器,其中,C1、C3、C5、C8、C9、C11、C13、C16为0.1μF无极性电容,C4、C6、C12、C14为0.01μF无极性电容,C2、C7、C10、C15为10μF极性电容,上拉电阻R1、R2、R5、R6阻值为10K,动态电阻R3、R7阻值为47K,CAN总线终端电阻R2、R8阻值为120Ω;其中,CAN总线驱动器U1的引脚4RXD和引脚5TXD分别通过上拉电阻R1、R2接至+5V电源以及可编程逻辑控制器U3的引脚2和引脚3;CAN总线驱动器U2的引脚4RXD和引脚
5TXD分别通过上拉电阻R5、R6接至+5V电源以及可编程逻辑控制器U3的引脚5和引脚6;引脚
6和引脚8连接+5V电源;引脚1、3、7、9、10接地;引脚6和引脚1、3、7、9、10之间连接有并接电容C3和C4;引脚8和引脚9之间连接有并接的电容C1和1C2;引脚12从外部连接至引脚19;在引脚12和引脚11之间连接有并接的储能电容C7和去耦电容C8;引脚19和引脚20之间连接有并接的电容C5和C6;引脚18通过动态电阻R3接地;引脚11、13、16、20接地;引脚17和引脚15与CAN物理总线相连,且两端并联终端电阻R4;所述的ISP程序下载和按键复位电路包括可编程逻辑控制芯片、晶振、阻值为1K的电阻R17、R18、R19、R21和阻值为5.1Ω的电阻R20、复位按钮开关和电容;可编程逻辑控制芯片U3的引脚1连接至程序下载接口U7的引脚9;引脚
2RXD和引脚3TXD分别通过上拉电阻R1、R2连接至CAN总线驱动器U1的引脚4RXD和引脚5TXD;
可编程逻辑控制芯片U3的引脚5RXD和引脚6TXD分别通过上拉电阻R1、R2连接至CAN总线驱动器U2的引脚4RXD和引脚5TXD;可编程逻辑控制芯片U3的引脚7连接至程序下载接口U7的引脚5;引脚9、23、29、41连接+5V电源;引脚4、24、36、38、39、44连接至+5V电源地;引脚26连接至程序下载接口U7的引脚1;引脚32连接至程序下载接口U7的引脚3;引脚37通过电阻R20连接至晶振的引脚3,晶振U6的引脚1和引脚4连接至+5V电源,引脚2连接+5V电源地,并与可编程逻辑控制芯片U3的引脚37之间连接电容,ISP程序下载电路接口U7的引脚1通过电阻R18连接至+5V电源地,引脚2和引脚10连接至+5V电源地,引脚4连接至+5V电源,引脚5通过电阻R17连接至+5V电源,引脚9通过电阻R19连接至+5V电源,复位按钮开关的引脚1与可编程逻辑控制芯片U3的引脚22连接,同时通过限流电阻R21连接至+5V电源,复位按钮开关的引脚2连接至+5V电源地。
说明书 :
基于可编程逻辑控制器的CAN总线接口隔离通信模块
技术领域
背景技术
发明内容
引脚12从外部连接至引脚19;在引脚12和引脚11之间连接有并接的储能电容C7和去耦电容C8;引脚19和引脚20之间连接有并接的电容C5和C6;引脚18通过动态电阻R3接地;引脚11、
13、16、20接地;引脚17和引脚15与CAN物理总线相连,且两端并联终端电阻R4;所述的ISP程序下载和按键复位电路包括可编程逻辑控制芯片、晶振、阻值为1K的电阻R17、R18、R19、R21和阻值为5.1Ω的电阻R20、复位按钮开关和电容;可编程逻辑控制芯片U3的引脚1连接至程序下载接口U7的引脚9;引脚2RXD和引脚3TXD分别通过上拉电阻R1、R2连接至CAN总线驱动器U1的引脚4RXD和引脚5TXD;可编程逻辑控制芯片U3的引脚5RXD和引脚6TXD分别通过上拉电阻R1、R2连接至CAN总线驱动器U2的引脚4RXD和引脚5TXD;可编程逻辑控制芯片U3的引脚
7连接至程序下载接口U7的引脚5;引脚9、23、29、41连接+5V电源;引脚4、24、36、38、39、44连接至+5V电源地;引脚26连接至程序下载接口U7的引脚1;引脚32连接至程序下载接口U7的引脚3;引脚37通过电阻R20连接至晶振的引脚3,晶振U6的引脚1和引脚4连接至+5V电源,引脚2连接+5V电源地,并与可编程逻辑控制芯片U3的引脚37之间连接电容,ISP程序下载电路接口U7的引脚1通过电阻R18连接至+5V电源地,引脚2和引脚10连接至+5V电源地,引脚4连接至+5V电源,引脚5通过电阻R17连接至+5V电源,引脚9通过电阻R19连接至+5V电源,复位按钮开关的引脚1与可编程逻辑控制芯片U3的引脚22连接,同时通过限流电阻R21连接至+
5V电源,复位按钮开关的引脚2连接至+5V电源地。
附图说明
具体实施方式
CAN2总线物理层隔离电路器件组成与CAN1总线物理层隔离电路完全一致。上述器件中,电容主要用于芯片电源脚的旁路滤波,降低高频噪声,提高电源工作稳定性;上拉电阻主要用于将RXD/TXD信号引脚嵌位在高电平状态态,提高总线抗电磁干扰能力;动态电阻主要用于调节CAN总线差分信号的边沿倾斜状态以控制其速率;终端电阻用于消除在CAN总线通信电缆中的信号反射。CAN总线驱动器选用ADM3053芯片,ADM3053是一款隔离式控制器区域网络物理层收发器,集成隔离DC/DC转换器与CAN总线驱动功能,符合ISO 11898标准。该器件采用ADI公司的 技术,将双通道隔离器、CAN收发器和ADI公司的iso Power
转换器集成于单个SOIC表贴封装中。该器件的左边为逻辑侧,1、3、7、9、10脚为逻辑侧的地;2脚不连接;6、8脚为逻辑侧的电源VCC(+5V)。ADM3053的右侧为总线侧,11、13、
16、20脚为总线侧的地,12脚为隔离电源输出,14脚为基准电压输出,15脚为低电平CAN电压输入/输出,17脚为高电平CAN电压输入/输出,18脚为动态电阻输入,19脚为隔离电源输入。
该器件采用5V单电源供电,片内振荡器输出一对方波,以驱动内部变压器提供隔离电源。该器件可在CAN协议控制器与物理层总线之间创建一个完全隔离的接口,提供完全隔离的CAN接口解决方案,能以最高1Mbps的数据速率工作。其中,CAN1总线物理层隔离电路包括16支电容(C1、C3、C5、C8、C9、C11、C13、C16容值为0.1μF无极性电容,型号为CT41-0805-CG-50V-
104JWP;C4、C6、C12、C14容值为0.01μF无极性电容,型号为CT41-0805-CG-50V-103JWP;C2、C7、C10、C15容值为10μF极性电容,型号为CT41-3528-CG-50V-106JWP)、8支电阻(上拉电阻R1、R2、R5、R6阻值为10K,型号为RMK2012KB103FM;动态电阻R3、R7阻值为47K,型号为RMK2012KB473FM;CAN1总线终端电阻R2、R8阻值为120Ω,型号为RMK2012KB121FM)和2片CAN总线驱动器ADM3053芯片(U1、U2)。ADM3053芯片U1的左侧为逻辑侧,右边为总线侧。逻辑侧的引脚连接关系:引脚4RXD和引脚5TXD分别通过47K的上拉电阻R1、R2(型号均为:
RMK2012KB473FM)接至+5V电源,并分别通过47K的上拉电阻连接至EPM7032STI44-7可编程逻辑控制器U3的引脚2和引脚3;引脚2不连接;引脚6和引脚8连接+5V电源;引脚1、3、7、9、10连接ADM3053芯片U1逻辑侧的电源地;引脚6和引脚1、3、7、9、10之间连接0.1μF的电容C3(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP)和0.01μF的电容C4(型号为CT41-0805-CG-50V-103JWP)去耦电容;引脚8和引脚9之间连接0.1μF的电容C1(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP)和10μF的电容C2(型号为CT41-3528-CG-50V-106JWP)去耦电容。总线侧的引脚连接关系:引脚12从外部连接至引脚19;在引脚12和引脚11之间连接10μF的C7储能电容(型号为CT41-3528-CG-
50V-106JWP)和0.1μF的C8去耦电容(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP);引脚19和引脚20之间连接0.1μF的电容C5(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP)和0.01μF的C6去耦电容(型号为CT41-0805-CG-50V-103JWP);引脚18通过47K的动态电阻R3(型号为RMK2012KB473FM)连接至ADM3053芯片U1总线侧的地;引脚11、13、16、20连接ADM3053芯片U1总线侧的地;引脚17(CANH)和引脚15(CANL)与CAN物理总线相连,且两端并联120Ω的终端电阻R4(型号为RMK2012KB121FM)。ADM3053芯片U2逻辑侧的引脚连接关系:引脚4RXD和引脚5TXD分别通过
47K的上拉电阻R5、R6(型号均为:RMK2012KB473FM)接至+5V电源,并分别通过47K的上拉电阻连接至EPM7032STI44-7可编程逻辑控制器U3的引脚5和引脚6;引脚2不连接;引脚6和引脚8连接+5V电源;引脚1、3、7、9、10连接ADM3053芯片U2逻辑侧的电源地;引脚6和引脚1、3、
7、9、10之间连接0.1μF的电容C11(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP)和0.01μF的电容C12(型号为CT41-0805-CG-50V-103JWP)去耦电容;引脚8和引脚9之间连接0.1μF的电容C9(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP)和10μF的电容C10(型号为CT41-3528-CG-50V-106JWP)去耦电容。ADM3053芯片U2总线侧的引脚连接关系:引脚12从外部连接至引脚19;在引脚12和引脚11之间连接10μF的C15储能电容(型号为CT41-3528-CG-50V-106JWP)和0.1μF的C16去耦电容(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP);引脚19和引脚20之间连接0.1μF的电容C13((型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP))和0.01μF的C14去耦电容(型号为CT41-0805-CG-
50V-103JWP);引脚18通过47K的动态电阻R3(型号为RMK2012KB473FM)连接至ADM3053芯片U2总线侧的地;引脚11、13、16、20连接ADM3053芯片U2总线侧的地;引脚17(CANH)和引脚15(CANL)与CAN物理总线相连,且两端并联120Ω的终端电阻R8(型号为RMK2012KB121FM)。
CAN2总线物理层隔离电路与上述CAN1总线物理层隔离电路完全一致,这里不再赘述,详见附图2,本领域技术人员应当知晓,根据本申请附图2中对于该CAN2总线物理层隔离电路构成的具体电路结构,以及对CAN1总线物理层隔离电路的具体描述,可以直接地、毫无疑义地获知该CAN2总线物理层隔离电路的具体电路结构及各电路部件及部件连接关系的详细限定。
220JWP)。EPM7032STI44-5可编程逻辑控制芯片主要用于执行CAN总线接口隔离通信模块的RXD与TXD信号回环逻辑控制;16MHz有源晶振为CAN总线时序逻辑控制提供基准源;10芯
2.54间距的双排插针为EPM7032STI44-5可编程逻辑控制器的在线程序下载接口。其中,EPM7032STI44-5可编程逻辑控制芯片U3的引脚1连接至程序下载接口U7的引脚9;引脚2RXD和引脚3TXD分别通过47K的上拉电阻R1、R2(型号均为:RMK2012KB473FM)连接至ADM3053芯片U1的引脚4RXD和引脚5TXD;引脚5RXD和引脚6TXD分别通过47K的上拉电阻R1、R2(型号均为:RMK2012KB473FM)连接至ADM3053芯片U2的引脚4RXD和引脚5TXD;引脚7连接至程序下载接口U7的引脚5;引脚9、23、29、41连接+5V电源;引脚4、24、36、38、39、44连接至+5V电源地;
引脚18~21不连接;引脚26连接至程序下载接口U7的引脚1;引脚32连接至程序下载接口U7的引脚3;引脚37通过5.1Ω电阻R20(型号为RMK2012KB512FM)连接至有源晶振U6的引脚3。
有源晶振U6的引脚1和引脚4连接至+5V电源;引脚2连接+5V电源地,并与EPM7032STI44-5可编程逻辑控制芯片U3的引脚37之间连接电容(C33容值为22pF,型号为CT41-0805-CG-50V-
220JWP)。ISP程序下载电路接口U7的引脚1通过电阻R18连接至+5V电源地;引脚2和引脚10连接至+5V电源地;引脚4连接至+5V电源;引脚5通过电阻R17连接至+5V电源;引脚6、7、8不连接;引脚9通过电阻R19连接至+5V电源。复位按钮开关KAN-A8-3-G的引脚1与
EPM7032STI44-5可编程逻辑控制芯片U3的引脚22连接,同时通过限流电阻R21(型号为RMK2012KB102FM)连接至+5V电源,复位按钮开关KAN-A8-3-G的引脚2连接至+5V电源地。
ADM3053芯片U1的左侧为逻辑侧,右边为总线侧。逻辑侧的引脚连接关系:引脚4RXD和引脚
5TXD分别通过47K的上拉电阻R1、R2(型号均为:RMK2012KB473FM)接至+5V电源,并分别通过
47K的上拉电阻连接至EPM7032STI44-7可编程逻辑控制器U3的引脚2和引脚3;引脚2不连接;引脚6和引脚8连接+5V电源;引脚1、3、7、9、10连接ADM3053芯片U1逻辑侧的电源地;引脚
6和引脚1、3、7、9、10之间连接0.1μF的电容C3(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP)和0.01μF的电容C4(型号为CT41-0805-CG-50V-103JWP)去耦电容;引脚8和引脚9之间连接0.1μF的电容C1(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP)和10μF的电容C2(型号为CT41-3528-CG-50V-
106JWP)去耦电容。总线侧的引脚连接关系:引脚12从外部连接至引脚19;在引脚12和引脚
11之间连接10μF的C7储能电容(型号为CT41-3528-CG-50V-106JWP)和0.1μF的C8去耦电容(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP);引脚19和引脚20之间连接0.1μF的电容C5(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP)和0.01μF的C6去耦电容(型号为CT41-0805-CG-50V-103JWP);
引脚18通过47K的动态电阻R3(型号为RMK2012KB473FM)连接至ADM3053芯片U1总线侧的地;
引脚11、13、16、20连接ADM3053芯片U1总线侧的地;引脚17(CANH)和引脚15(CANL)与CAN物理总线相连,且两端并联120Ω的终端电阻R4(型号为RMK2012KB121FM)。ADM3053芯片U2逻辑侧的引脚连接关系:引脚4RXD和引脚5TXD分别通过47K的上拉电阻R5、R6(型号均为:
RMK2012KB473FM)接至+5V电源,并分别通过47K的上拉电阻连接至EPM7032STI44-7可编程逻辑控制器U3的引脚5和引脚6;引脚2不连接;引脚6和引脚8连接+5V电源;引脚1、3、7、9、10连接ADM3053芯片U2逻辑侧的电源地;引脚6和引脚1、3、7、9、10之间连接0.1μF的电容C11(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP)和0.01μF的电容C12(型号为CT41-0805-CG-50V-
103JWP)去耦电容;引脚8和引脚9之间连接0.1μF的电容C9(型号为CT41-0805-CG-50V-
104JWP)和10μF的电容C10(型号为CT41-3528-CG-50V-106JWP)去耦电容。ADM3053芯片U2总线侧的引脚连接关系:引脚12从外部连接至引脚19;在引脚12和引脚11之间连接10μF的C15储能电容(型号为CT41-3528-CG-50V-106JWP)和0.1μF的C16去耦电容(型号为CT41-0805-CG-50V-104JWP);引脚19和引脚20之间连接0.1μF的电容C13((型号为CT41-0805-CG-50V-
104JWP))和0.01μF的C14去耦电容(型号为CT41-0805-CG-50V-103JWP);引脚18通过47K的动态电阻R3(型号为RMK2012KB473FM)连接至ADM3053芯片U2总线侧的地;引脚11、13、16、20连接ADM3053芯片U2总线侧的地;引脚17(CANH)和引脚15(CANL)与CAN物理总线相连,且两端并联120Ω的终端电阻R8(型号为RMK2012KB121FM)。
RMK2012KB102FM;R20阻值为5.1Ω,型号为RMK2012KB512FM)和1个电容(C33容值为22pF,型号为CT41-0805-CG-50V-220JWP)。