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一種gpib/can接口轉(zhuǎn)換裝置的制作方法

文檔序號:7838478閱讀:483來源:國知局
專利名稱:一種gpib/can接口轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及電子信息、先進(jìn)制造與自動化領(lǐng)域,特別是計算機(jī)通信接口技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
[0002]GPIB 是通用接口總線(General Purpose Interface Bus)的簡寫,是由 IEEE 協(xié)會 Gnstitute of Electrical and Electronic Engineers)規(guī)定的一種 ANSI/IEEE488 標(biāo)準(zhǔn)。GPIB為PC機(jī)與可編程儀器之間的連接系統(tǒng)定義了電氣、機(jī)械、功能和軟件特性。GPIB 總線是一種M芯并行無源總線,其中有16條信號線,包括8條數(shù)據(jù)線(DI01 DI08)、三條握手線(掛鉤線)(DAV、NRFD、NDAC)、5條管理線(ATN、REN、IFC、EOI、SRQ),在自動測試領(lǐng)域中,GPIB通用接口是測試儀器常用的接口方式,具有一定的優(yōu)勢。通過GPIB組建自動測試系統(tǒng)方便且費(fèi)用低廉。[0003]CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)的簡稱,是由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)的,并最終成為國際標(biāo)準(zhǔn)(IS011898)。是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。在北美和西歐,CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線。CAN總線上任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送信息而不分主次,因此可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信,其控制器結(jié)構(gòu)簡單, 只有2根線與外部相連,并且內(nèi)部集成了錯誤探測和管理模塊。近年來,其所具有的高可靠性和良好的錯誤檢測能力受到重視,被廣泛應(yīng)用于汽車計算機(jī)控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、 電磁輻射強(qiáng)和振動大的工業(yè)環(huán)境。[0004]由于上述兩種總線方式各有其優(yōu)勢,在工業(yè)上都得到了很大的運(yùn)用,如能將兩種總線系統(tǒng)互聯(lián)互通,將發(fā)揮其更大的優(yōu)勢,使得分別配置兩種總線接口的測試設(shè)備和終端能統(tǒng)一進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),使設(shè)備和終端的功能得到擴(kuò)展,運(yùn)用更加方便靈活。[0005]但是,現(xiàn)有CAN控制器芯片,便得CAN總線系統(tǒng)只能通過LPT接口與計算機(jī)或通過單片機(jī)與功能電路實現(xiàn)通信,進(jìn)行互聯(lián),而采用LPT接口作為計算機(jī)控制CAN控制器的通信通道,速度慢,并且現(xiàn)有大部分筆記本電腦不再配備LPT接口,不利于普及使用,LPT接口也不是標(biāo)準(zhǔn)的測試儀器接口總線,無法通過CAN總線實現(xiàn)自動測試系統(tǒng)組建,同時大量的CAN 總線終端,只能在CAN總線網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用,無法進(jìn)行GBIB總線終端設(shè)備和CAN總線終端設(shè)備的混合組網(wǎng),功能單一,無法擴(kuò)展,造成儀器設(shè)備的重復(fù)投資。發(fā)明內(nèi)容[0006]本實用新型目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,可以將現(xiàn)有的GPIB儀器和CAN控制終端進(jìn)行互聯(lián),實現(xiàn)GBIB總線終端設(shè)備和CAN總線終端設(shè)備的混合組網(wǎng),擴(kuò)展自動測試系統(tǒng)的功能,將CAN總線終端運(yùn)用GPIB網(wǎng)絡(luò)中,可以最大程度的利用現(xiàn)有的儀器資源,完成混合型自動測試系統(tǒng),減少儀器設(shè)備的投資。[0007]為實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用的技術(shù)方案如下[0008]一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,包括GPIB接口電路單元、控制器、CAN接口電路單元依次相連,所述GPIB接口電路單元與GPIB總線相連,所述CAN接口電路單元與CAN總線相連;所述GPIB接口電路單元用于接收和生成GPIB通訊信號,所述的CAN接口電路單元用于接收和生成CAN通訊信號,所述控制器用于對BPIB接口電路單元和CAN接口電路單元進(jìn)行控制,通過GPIB接口電路單元和CAN接口電路單元接收和發(fā)送通訊信號,實現(xiàn)GPIB協(xié)議和CAN協(xié)議的轉(zhuǎn)換。[0009]所述控制器由單片機(jī)和外圍電路構(gòu)成。[0010]所述GPIB接口電路單元包括GPIB連接器、電平轉(zhuǎn)換電路、GPIB接口芯片。所述 GPIB連接器用于所述GPIB接口電路單元與GPIB總線的連接。所述GPIB接口電路單元的電平轉(zhuǎn)換電路采用型號為SN75160和SN75161的芯片為主構(gòu)成,用于提高GPIB接口電路對 GPIB總線的驅(qū)動能力,以便穩(wěn)定和精確地與GPIB總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。所述GPIB接口芯片采用的型號為upD7210。[0011 ] 所述CAN接口電路單元包括CAN連接器、電平轉(zhuǎn)換電路、CAN控制器芯片。所述CAN 連接器用于所述CAN接口電路單元與CAN總線的連接。所述的CAN控制器芯片用于接收和生成CAN通訊信號,在控制器的控制下將CAN協(xié)議信號轉(zhuǎn)換為通用的處理器數(shù)據(jù),同時也能將通用的處理器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CAN協(xié)議信號;所述CAN接口電路單元的電平轉(zhuǎn)換電路用于進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)寄存、傳送,同時完成CAN接口芯片信號電平和CAN總線信號電平之間的轉(zhuǎn)換,驅(qū)動CAN總線,實現(xiàn)CAN總線收發(fā),包括CAN總線驅(qū)動器、高速光耦、發(fā)光二極管、電阻; 所述總線驅(qū)動器采用的芯片型號為PCA82C250,用于對CAN總線提供增強(qiáng)的差動發(fā)送能力, 對CAN控制器提供增加的差動接收能力;所述的高速光耦采用的芯片型號為6N137,用于使CAN總線驅(qū)動器和CAN控制器之間電氣隔離,減少干擾,保障CAN系統(tǒng)的高速通信。[0012]所述單片機(jī)采用型號為PIC18F4550的芯片構(gòu)成,所述CAN控制器芯片采用單片機(jī) PIC18F4550中所帶有的CAN控制器芯片。[0013]本實用新型的有益效果[0014]1.采用通用儀器總線GPIB協(xié)議方式的通訊接口,符合測量儀器標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)了 CAN 網(wǎng)絡(luò)與GPIB自動測試系統(tǒng)的互聯(lián),能組成多功能、跨網(wǎng)絡(luò)的測試系統(tǒng),可將現(xiàn)有的GPIB總線儀器用于CAN總線網(wǎng)絡(luò),也可以將CAN總線終端用于GPIB自動測試系統(tǒng)。[0015]2.采用集成了 CAN控制器的微控制器芯片PIC18F4550構(gòu)成主控制器,更具靈活性,降低了產(chǎn)品成本,減少了電路面積。


[0016]圖1,本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;[0017]圖2,GPIB接口電路單元原理圖;[0018]圖3,CAN接口電路單元電平轉(zhuǎn)換電路和連接器原理圖;[0019]圖4,本實用新型應(yīng)用示例圖。
具體實施方式
[0020]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步的描述[0021]如圖1所示,本新型實用提供的一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,包括GPIB接口電路單元、控制器、CAN接口電路單元依次相連,所述GPIB接口電路單元與GPIB總線相連,所述CAN接口電路單元與CAN總線相連;所述GPIB接口電路單元用于接收和生成GPIB通訊信號,所述CAN接口電路單元用于接收和生成CAN通訊信號,所述控制器用于對GPIB接口電路單元和CAN接口電路單元進(jìn)行控制,實現(xiàn)GPIB協(xié)議和CAN協(xié)議的轉(zhuǎn)換。[0022]所述控制器由單片機(jī)和外圍電路構(gòu)成,單片機(jī)采用Microchip公司的型號為 PIC18F4550 的芯片。[0023]所述GPIB接口電路單元包括依次相連的GPIB連接器、電平轉(zhuǎn)換電路和GPIB接口芯片;所述GPIB接口芯片用于在控制器的控制下將GPIB協(xié)議信號轉(zhuǎn)換為通用的處理器數(shù)據(jù),同時也能將通用的處理器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GPIB協(xié)議信號;所述的電平轉(zhuǎn)換電路用于進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)寄存、傳送,同時完成GPIB接口芯片信號電平和GPIB總線信號電平之間的轉(zhuǎn)換, 驅(qū)動GPIB總線,實現(xiàn)GPIB總線收發(fā);所述GPIB連接器用于所述GPIB接口電路單元與GPIB 總線的連接。[0024]具體地,如圖2所示,所述GPIB接口電路單元包括GPIB連接器J9、電平轉(zhuǎn)換電路、 GPIB接口芯片、晶振、連接器Pl和P2,所述GPIB接口芯片采用的型號為upD7210的芯片,由晶振生成工作時鐘信號;所述電平轉(zhuǎn)換電路采用型號為SN75160和SN75161的芯片為主構(gòu)成,還包括一個非門;所述upD7210的T/R3線5腳接SN75160的PE端11腳,T/R2線2腳通過74LS04非門反相后連接SN75161的DC端11腳,T/R1線1腳直接與SN75160和SN75161 的TE端1腳相連,數(shù)據(jù)線28 35腳分別與SN75160的12 19腳相連,管理線和掛鉤線 24 27腳、36 39腳分別與SN75161的12 19腳相連,數(shù)據(jù)線12 19腳通過連接器 P2與控制器I/O線相連,功能線6 11腳、21 23腳通過連接器P2與控制器I/O線相連,3腳接晶振,片選信號線8腳接地;SN75160和SN75161的2 9腳分別接至GPIB連接器J9 ;所述GPIB接口電路單元的工作電源通過連接器Pl引入;GPIB連接器J9接GPIB總線。[0025]晶振獨(dú)立提供CLK時鐘,上電GPIB接口芯片直接進(jìn)入工作的狀態(tài),復(fù)位由單片機(jī)控制。[0026]電平轉(zhuǎn)換電路可提高GPIB接口電路對GPIB總線的驅(qū)動能力,以便更穩(wěn)定和精確地與GPIB總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。[0027]當(dāng)upD7210的T/R2為低電平時,則SN75161的DC為高電平,SN75161接受upD7210 輸出的GPIB母線控制信號ATN、REN和IFC,發(fā)送SQR,同時,upD7210的T/R3輸出高電平, SN75160為三態(tài)輸出狀態(tài);同時,當(dāng)upD7210的T/R1的輸出TE為低時,從GPIB接口電路從 GPIB總線接收數(shù)據(jù),接收DAV,發(fā)送NDAC及NRFD ;當(dāng)TE為高時,GPIB接口電路發(fā)送數(shù)據(jù)到 GPIB總線,發(fā)送DAV,接收NDAC及NRFD。[0028]如圖3所示,所述CAN接口電路單元包括依次相連的CAN連接器、電平轉(zhuǎn)換電路、 CAN控制器芯片;所述CAN控制器芯片采用上述單片機(jī)PIC18F4550中所帶有的CAN控制器芯片;所述電平轉(zhuǎn)換電路包括CAN總線驅(qū)動器、高速光耦、發(fā)光二極管、電阻;所述總線驅(qū)動器采用的芯片型號為PCA82C250,所述的高速光耦采用的芯片型號為6N137 ;CAN總線驅(qū)動器Ul的8腳接地,2、6、7腳接至CAN連接器J_CAN,2腳通過電阻R_82_X接地,4腳接至高速光耦U2的3腳,1腳接至高速光耦U3的6腳,6腳通過電阻R_L0AD接至連接器J_L0AD, 7腳直接與連接器J_L0AD相連;高速光耦U2的6腳接CAN控制器芯片的信號線CAN_RX和發(fā)光二極管LED_RX,2腳通過電阻R_6m37_2接電源,7、8腳接電源,5腳接地,LED_RX通過電阻R_6W37_3接電源;高速光耦U3的3腳接CAN控制器芯片的信號線CAN_TX,6腳通過串聯(lián)的發(fā)光二極管LED_TX和電阻R_6m37_4接電源,2腳通過電阻R_6m37_l接電源,7、8 腳接電源,5腳接地;CAN連接器J_CAN接到CAN總線。[0029]CAN總線驅(qū)動器Ul用于對CAN總線提供增強(qiáng)的差動發(fā)送能力,對CAN控制器提供增加的差動接收能力;由于加在CAN總線驅(qū)動器Ul的8腳上的電壓不同時,Ul存在三種不同的可選工作模式高速、待機(jī)、斜率控制,電阻R_82_X大小應(yīng)根據(jù)總線通信速度適當(dāng)調(diào)整,一般選擇在16 140k Ω之間,使Ul工作在斜率控制模式;電阻R_L0AD為CAN總線端頭的匹配電阻,大小優(yōu)選為120 Ω。[0030]高速光耦用于使CAN總線驅(qū)動器和CAN控制器之間電氣隔離,一方面減少從其他設(shè)備引入的干擾,另一方面又保障CAN系統(tǒng)的高速通信。[0031]如圖1所示,控制器的芯片中固化有控制和數(shù)據(jù)讀寫程序,通過運(yùn)行芯片中程序, 控制器對GPIB接口電路和CAN接口電路工作過程進(jìn)行控制,對GPIB接口電路和CAN接口電路進(jìn)行讀寫操作,通過GPIB接口電路,將GPIB總線上傳輸來的GPIB協(xié)議信號轉(zhuǎn)換為通用的處理器數(shù)據(jù),再通過CAN接口電路,將通用的處理器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CAN協(xié)議信號,傳送到 CAN總線上,同時通過CAN接口電路,將CAN總線上傳輸來的GPIB協(xié)議的信號轉(zhuǎn)換為通用的處理器數(shù)據(jù),再通過GPIB接口電路,將通用的處理器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GPIB協(xié)議信號,傳送到 GPIB總線上,以此實現(xiàn)GPIB協(xié)議信號和CAN協(xié)議信號的轉(zhuǎn)換。[0032]如圖4所示,本實用新型提供的一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置在組成的GPID和CAN 混合型自動測試系統(tǒng)中的應(yīng)用示例,采用現(xiàn)有的GPIB轉(zhuǎn)接卡,將中央控制計算機(jī)同GPIB總線相連,GPIB儀器1 4與GPIB總線相連,本實用新型的一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置也接在GPIB總線上,CAN控制終端1 4與GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置相連,通過GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,GPIB儀器1 4和CAN控制終端1 4互聯(lián)互通,中央控制計算機(jī)可通過GPIB總線對掛在CAN總線上的CAN控制終端進(jìn)行控制和交換信息,CAN控制終端也可對掛在GPIB 總線上的GPIB儀器進(jìn)行控制和交換信息。
權(quán)利要求1.一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,其特征是,包括GPIB接口電路單元、控制器、CAN接口電路單元依次相連,所述GPIB接口電路單元與GPIB總線相連,所述CAN接口電路單元與 CAN總線相連;所述GPIB接口電路單元用于接收和生成GPIB通訊信號,所述CAN接口電路單元用于接收和生成CAN通訊信號,所述控制器用于對GPIB接口電路單元和CAN接口電路單元進(jìn)行控制,通過GPIB接口電路單元和CAN接口電路單元接收和發(fā)送通訊信號,實現(xiàn) GPIB協(xié)議和CAN協(xié)議的轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,其特征是,所述控制器由單片機(jī)和外圍電路構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,其特征是,所述CAN接口電路單元包括依次相連的CAN連接器、電平轉(zhuǎn)換電路、CAN控制器芯片;所述CAN控制器芯片用于在控制器的控制下將CAN協(xié)議信號轉(zhuǎn)換為通用的處理器數(shù)據(jù),同時也能將通用的處理器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CAN協(xié)議信號;所述的電平轉(zhuǎn)換電路用于進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)寄存、傳送,同時完成 CAN接口芯片信號電平和CAN總線信號電平之間的轉(zhuǎn)換,驅(qū)動CAN總線,實現(xiàn)CAN總線收發(fā); 所述CAN連接器用于所述CAN接口電路單元與CAN總線的連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,其特征是,所述單片機(jī)采用型號為PIC18F4550的芯片構(gòu)成,所述CAN控制器芯片采用所述單片機(jī)PIC18F4550中所帶有的CAN控制器芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,其特征是,所述電平轉(zhuǎn)換電路包括CAN總線驅(qū)動器U1、高速光耦以及外圍的發(fā)光二極管、電阻;所述總線驅(qū)動器采用的芯片型號為PCA82C250,所述的高速光耦采用的芯片型號為6N137 ;CAN總線驅(qū)動器Ul的8腳接地,2、6、7腳接至CAN連接器J_CAN,2腳通過電阻R_82_X接地,4腳接至高速光耦U2的 3腳,1腳接至高速光耦U3的6腳,6腳通過電阻R_L0AD接至連接器J_L0AD,7腳直接與連接器J_L0AD相連;高速光耦U2的6腳接CAN控制器芯片的信號線CAN_RX和發(fā)光二極管 LED_RX, 2腳通過電阻R_6m37_2接電源,7、8腳接電源,5腳接地,發(fā)光二極管LED_RX通過電阻R_6W37_3接電源;高速光耦U3的3腳接CAN控制器芯片的信號線CAN_TX,6腳通過串聯(lián)的發(fā)光二極管LED_TX和電阻R_6m37_4接電源,2腳通過電阻R_6m37_l接電源,7、8 腳接電源,5腳接地;CAN連接器J_CAN接到CAN總線;CAN總線驅(qū)動器Ul用于對CAN總線提供增強(qiáng)的差動發(fā)送能力,對CAN控制器提供增加的差動接收能力,高速光耦用于使CAN 總線驅(qū)動器和CAN控制器之間電器隔離,所述電阻R_L0AD為CAN總線端頭的匹配電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,其特征是,所述電阻R_82_X大小選擇在16 140k Ω之間,使CAN總線驅(qū)動器Ul工作在斜率控制模式;所述電阻R_L0AD 為 120 Ω。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,其特征是,所述GPIB接口電路單元包括依次相連的GPIB連接器、電平轉(zhuǎn)換電路和GPIB接口芯片;所述GPIB接口芯片用于在控制器的控制下將GPIB協(xié)議信號轉(zhuǎn)換為通用的處理器數(shù)據(jù),同時也能將通用的處理器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GPIB協(xié)議信號;所述的電平轉(zhuǎn)換電路用于進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)寄存、傳送,同時完成GPIB接口芯片信號電平和GPIB總線信號電平之間的轉(zhuǎn)換,驅(qū)動GPIB總線,實現(xiàn)GPIB 總線收發(fā);所述GPIB連接器用于所述GPIB接口電路單元與GPIB總線的連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,其特征是,所述GPIB接口芯片采用的型號為upD7210的芯片,由晶振生成工作時鐘信號;所述電平轉(zhuǎn)換電路采用型號為 SN75160和SN75161的芯片為主構(gòu)成,還包括一個非門;所述upD7210的T/R3線5腳接 SN75160的PE端11腳,T/R2線2腳通過非門反相后連接SN75161的DC端11腳,T/R1線1 腳直接與SN75160和SN75161的TE端1腳相連,數(shù)據(jù)線28 35腳分別與SN75160的12 19腳相連,管理線和掛鉤線M 27腳、36 39腳分別與SN75161的12 19腳相連,數(shù)據(jù)線12 19腳通過連接器P2與控制器I/O線相連,功能線6 11腳、21 23腳通過連接器P2與控制器I/O線相連,3腳接晶振,片選信號線8腳接地;SN75160和SN75161的2 9腳分別接至GPIB連接器J9 ;所述GPIB接口電路單元的工作電源通過連接器Pl引入;所述GPIB連接器J9接GPIB總線。
專利摘要本實用新型公開了一種GPIB/CAN接口轉(zhuǎn)換裝置,包括GPIB接口電路單元、控制器、CAN接口電路單元依次相連,GPIB接口電路單元與GPIB總線相連,CAN接口電路單元與CAN總線相連,GPIB接口電路單元用于接收和生成GPIB通訊信號,CAN接口電路單元用于接收和生成CAN通訊信號,控制器用于對BPIB接口電路單元和CAN接口電路單元進(jìn)行控制,實現(xiàn)GPIB協(xié)議和CAN協(xié)議的轉(zhuǎn)換??梢詫F(xiàn)有的GPIB儀器和CAN控制終端進(jìn)行互聯(lián),實現(xiàn)自動測試系統(tǒng)的功能擴(kuò)展,可以最大程度的利用現(xiàn)有的儀器資源,完成混合型自動測試系統(tǒng),減少了儀器設(shè)備的投資,擴(kuò)充了儀器功能,更具靈活性,能降低產(chǎn)品成本,減少電路面積。
文檔編號H04L29/10GK202261414SQ201120210749
公開日2012年5月30日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者崔麗麗, 殷賢華, 牛軍浩, 胡聰 申請人:桂林電子科技大學(xué)
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