包含收发器与控制器的CAN总线节点芯片.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106533873A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201611027091.3(22)申请日2016.11.15(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人赵毅强解啸天束庆冉朱世贤(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人刘国威(51)Int.Cl.H04L12/40(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称包含收发器与控制器的CAN总线节点芯片(57)摘要本发明涉及CAN现场总线领域本发明属，为将CAN总线收发器与CAN总线控制器集成至同一芯片中，实现芯片的小型化设计，简化CAN总线芯片的使用，提高CAN现场总线系统的集成度与可靠性。本发明，包含收发器与控制器的CAN总线节点芯片，由总线收发器模块、CAN总线控制器模块组成，CAN总线控制器模块由内部寄存器、接口管理逻辑、位流处理器、验收滤波器、位时序逻辑以及数据缓冲器组成；总线收发器模块包括两个部分，分别是发送部分和接收部分；发送部分由两个驱动控制模块、非门、两个开关MOS管、分压电阻组成；接收部分由迟滞比较器构成。本发明主要应用于CAN现场总线器件设计制造场合。CN106533873ACN106533873A权利要求书1/1页1.一种包含收发器与控制器的CAN总线节点芯片，其特征是，由总线收发器模块、CAN总线控制器模块组成，CAN总线控制器模块由内部寄存器、接口管理逻辑、位流处理器、验收滤波器、位时序逻辑以及数据缓冲器组成，内部寄存器用于设定各种控制信号，微控制器和总线控制器之间状态、控制和命令信号的交换都是在内部寄存器中完成；接口管理逻辑用于执行微控制器的命令，管理总线控制器内部的寻址。位流处理器用来控制数据缓冲器和CAN总线之间的数据流同时执行错误检测；验收滤波器用于识别CAN网络中的帧标识；位时序逻辑负责处理与总线相关的位时序；数据缓冲器的功能是存储收发的信息，其划分为发送缓冲器和接收缓冲器；总线收发器模块包括两个部分，分别是发送部分和接收部分；发送部分由两个驱动控制模块、非门、两个开关MOS管、分压电阻组成，发送的信息接入一个驱动控制模块，发送的信息同时还通过非门接入另一个驱动控制模块，两个驱动控制模块的输出分别对应连接一个开关MOS管的栅极从而形成差分输出至CAN总线；接收部分由迟滞比较器构成。2.如权利要求1所述的包含收发器与控制器的CAN总线节点芯片，其特征是，驱动控制模块由反相器级联构成。2CN106533873A说明书1/3页包含收发器与控制器的CAN总线节点芯片技术领域[0001]本发明涉及CAN现场总线领域，具体涉及一种包含CAN控制器与CAN收发器的CAN总线节点芯片，有效提高了CAN总线系统的集成度与可靠性。背景技术[0002]随着计算机网络技术和芯片技术的发展，网络系统中控制芯片的性能大幅提高，成本不断降低，以现场总线为代表的控制网络也在工业以及其他控制系统中扮演着不可缺少的角色。现场总线是应用在现场的，在测量控制设备之间实现双向、串行、多点通信的数字通信系统。它把通用或者专用的微处理器置入传统的测量控制仪表，使之具有数字计算和数字通信能力。其采用一定的介质作为通信总线，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输和信息交换，形成各种适应实际需要的自动化控制系统。[0003]CAN是控制网络ControlAreaNetwork的简称，CAN现场总线是基于CAN协议的一种现场总线。CAN现场总线具有通信速率高、直接传输距离远、抗干扰能力强、几乎可以检测发生的任何错误等一系列优点。CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。CAN总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。[0004]在CAN总线系统中，一条总线上通常连接多个CAN节点，网络中各个节点都可根据总线访问优先权竞争向总线发送数据，并且不同节点之间可以同时接收到相同的总线数据。系统中的每个CAN节点均包含CAN收发器与CAN控制器，CAN收发器的功能是实现数字逻辑电平与模拟差分电平之间的转换。在CAN节点中，控制器的内部信号为数字逻辑电平，而总线上的信号是模拟差分电平，收发器的作用就是实现控制器与总线之间的电平转换。CAN控制器是其主要组成部分，用于控制数据的发送与接收、故障处理、仲裁等一系列逻辑功能，CAN所具有的完善的通信协议均由控制器来实现。[0005]在实际的CAN总线系统中，需要CAN收发器