一種基于can總線的多路can仿真系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，它由微控制器，五個CAN控制器和USB模塊組成，微控制器與五個CAN控制器相連，每個CAN控制器分別通過CAN收發(fā)器連接至CAN總線，每個CAN收發(fā)器可以通過插拔方式替換為高速CAN、低速CAN和單線CAN，微控制器通過USB總線與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸從而實現(xiàn)基于PC的CAN報文收發(fā)，在PC機(jī)上運行仿真內(nèi)核，仿真內(nèi)核可以同時虛擬多條CAN總線，用戶可以為每條虛擬CAN總線上的仿真CAN節(jié)點編寫代碼，從而使得每個虛擬的CAN節(jié)點都能和與其相連接的真實的CAN總線上的節(jié)點進(jìn)行通信。
【專利說明】—種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備，特別涉及一種基于CAN總線的仿真系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]CAN總線作為各個微控制器之間的通信接口，在汽車和工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用；在CAN總線的開發(fā)過程中，為了驗證某個節(jié)點的功能，通常需要將總線上與此節(jié)點交互的其他沒有的節(jié)點通過計算機(jī)虛擬出來，并與真實的網(wǎng)絡(luò)一起通信，從而對充分驗證被測節(jié)點的各項性能，和整個網(wǎng)絡(luò)的性能。
[0003]通常的做法是使用USB轉(zhuǎn)CAN的接口卡，將CAN總線與計算機(jī)連接起來，在上位機(jī)上，通過USB接口，控制下位機(jī)發(fā)送和接收報文，以對總線上的節(jié)點進(jìn)行仿真。這樣的仿真系統(tǒng)存在的問題是:1、一般一個系統(tǒng)只支持一根CAN總線，對網(wǎng)關(guān)和多路CAN總線支持不好；2、由于收發(fā)器固定，不能同時支持高速CAN、低速CAN和單線CAN。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的，就是為了克服CAN總線仿真過程中的多路CAN總線支持問題以及擴(kuò)展性問題，使用了支持五路CAN的硬件，同時每個CAN接口的收發(fā)器可以通過插拔替換的方法支持:高速CAN、低速CAN和單線CAN。
[0005]本發(fā)明提供的具體技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，使用微控制器與五個CAN控制器連接，每個CAN控制器分別連接至CAN總線上，每個CAN收發(fā)器可以通過插拔方式替換為高速CAN、低速CAN和單線CAN，微控制器通過USB總線與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸從而實現(xiàn)CAN報文的收發(fā)，在PC機(jī)上執(zhí)行仿真，使PC虛擬的每一個仿真CAN節(jié)點都有自己的行為。
[0007]一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，包括硬件電路，下位機(jī)程序和上位機(jī)程序。
[0008]一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，所述的硬件電路由微控制器、五個CAN控制器、USB模塊組成；微控制器與五個CAN控制器連接，每個CAN控制器連接一個CAN收發(fā)器，每個CAN收發(fā)器均連接至一根獨立的CAN總線上。
[0009]一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，所述的CAN控制器在總線上監(jiān)聽到CAN報文或是錯誤幀后，將監(jiān)聽的數(shù)據(jù)反饋給微控制器，微控制器將其讀入本地報文接收緩沖區(qū)，并將接收緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)通過USB模塊上傳至PC機(jī)。
[0010]一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，所述的USB模塊接收到上位機(jī)的命令后，對微控制器進(jìn)行配置，包括CAN總線參數(shù)的配置等等。
[0011]一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，所述的上位機(jī)程序仿真網(wǎng)絡(luò)中的虛擬節(jié)點，并通過USB驅(qū)動程序?qū)⑿枰l(fā)送的報文傳給下位機(jī)進(jìn)行發(fā)送；同時通過USB驅(qū)動程序?qū)⑾挛粰C(jī)接收的報文讀取并傳遞給虛擬節(jié)點。
[0012]一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，它的優(yōu)勢在于，1、設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)清晰，可以虛擬任意個節(jié)點，節(jié)點與節(jié)點是完全獨立，互不影響的；2、可以同時支持五個CAN總線進(jìn)行同時仿真，支持網(wǎng)關(guān)功能；3、每路CAN總線都支持高速CAN、低速CAN和單線CAN。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施方法中上下位機(jī)連接的總架構(gòu)圖
[0014]圖2為本發(fā)明實施方法中硬件電路的執(zhí)行邏輯
[0015]圖3為本發(fā)明實施方法中仿真系統(tǒng)執(zhí)行邏輯
[0016]圖1中，微控制器(101)，CAN控制器(102)，CAN收發(fā)器座(103)，CAN總線CANH(104)，CAN 總線 CANL (105)，USB 模塊(106)，PC 機(jī)(109)，下位機(jī)硬件電路(110)，USB 線(111)，電源模塊(112)，通道I發(fā)送指示燈(113)，通道I接收指示燈(114)，通道I錯誤指示燈(115),通道2發(fā)送指示燈(116),通道2接收指示燈(117),通道2錯誤指示燈(118),高速CAN收發(fā)器子板(119 )，低速CAN收發(fā)器子板(120 )，單線CAN收發(fā)器子板(121)
[0017]圖2中，CAN控制器接收緩沖區(qū)(201)，CAN控制器發(fā)送緩沖區(qū)(202)，本地CAN發(fā)送緩沖區(qū)(203)，本地CAN接收緩沖區(qū)(204)，測試引擎(205)，報文USB發(fā)送緩沖區(qū)(208)，報文USB接收緩沖區(qū)(209)，計算機(jī)CPU (211)，CAN總線仿真應(yīng)用程序(212)
[0018]圖3中，USB驅(qū)動程序(301)，USB接收緩沖區(qū)(302)，USB發(fā)送緩沖區(qū)(303)，CAN總線仿真程序(304)
【具體實施方式】
[0019]在圖1中，下位機(jī)硬件電路(110)包含微控制器(101)、USB模塊(106)和CAN收發(fā)器座(103)，下位機(jī)硬件電路(110)通過USB線纜(111)連接至PC機(jī)(109)，同時通過CAN總線CANH (104)和CANL (105)連接至總線上的其他節(jié)點(112)。
[0020]微控制器(101)連接至少一個CAN控制器(102)，每個CAN控制器的TX引腳與RX引腳分別連接CAN收發(fā)器座(103)的TX引腳和RX引腳，CAN收發(fā)器的CANH連接至CAN總線CANH (104)，CAN收發(fā)器的CANL連接至CAN總線的CANL (105)。
[0021]微控制器(101)，內(nèi)部集成CPU和內(nèi)存，與一個或多個獨立的CAN控制器相連；或是內(nèi)部集成一個或多個CAN控制器；圖1顯不的是微控制器內(nèi)部集成一個CAN控制器(102)的情形。
[0022]CAN控制器(102)，作為CAN總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片，負(fù)責(zé)將CAN總線上的報文和錯誤幀等信息反饋給微控制器，每一個CAN控制器都有與CAN收發(fā)器相連的TX和RX引腳。
[0023]在圖2中，下位機(jī)硬件電路(110)通過USB線纜(111)連接至PC機(jī)(109)，PC機(jī)(109)包含至少一個中央處理器(211)，PC機(jī)(109)內(nèi)部運行自動化服務(wù)器應(yīng)用程序(212)和至少一個自動化客戶端應(yīng)用程序(213)。
[0024]下位機(jī)硬件電路(110)通過連接CAN總線CANH (104)和CAN總線CANL (105)與其他節(jié)點進(jìn)行通信。
[0025]下位機(jī)硬件電路(110)接收來自CAN總線的報文的流程是，其CAN控制器(102)通過CAN收發(fā)器座(103)連接的收發(fā)器監(jiān)聽到CAN報文后，將其緩存至內(nèi)部的CAN接收緩沖區(qū)(201)，并通知微控制器(101)，微控制器(101)通過調(diào)用接收函數(shù)(204)將收到的報文保存到報文USB接收緩沖區(qū)(209)，通過USB模塊(106)將這些數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī)(109)。[0026]下位機(jī)硬件電路(110)的發(fā)送流程是，下位機(jī)微控制器(101)從報文USB發(fā)送緩沖區(qū)(208)中讀取來自USB模塊(106)的要發(fā)送的報文數(shù)據(jù)，再通過發(fā)送函數(shù)(203)將需要發(fā)送到總線上的報文放入CAN控制器(102)的CAN發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi)，經(jīng)由CAN控制器(102)通過CAN收發(fā)器座(103)連接的收發(fā)器發(fā)送到CAN總線的CANH (104)和CANL (105)上。
[0027]在圖3中，上位機(jī)內(nèi)部運行的CAN總線仿真程序(304)通過USB驅(qū)動程序(301)連接至USB線纜(111)，從而與下位機(jī)硬件電路(110 )之間建立起USB通信。
[0028]在圖3中的仿真流程是，CAN總線仿真程序(304)虛擬五根CAN總線,并在各個虛擬的總線上虛擬出需要仿真的節(jié)點，仿真的節(jié)點的發(fā)送請求都放入USB發(fā)送緩沖區(qū)(303)，并通過USB驅(qū)動程序(301)下發(fā)到下位機(jī)硬件電路(110 )中，通過仿真節(jié)點所在的虛擬CAN網(wǎng)絡(luò)以及仿真節(jié)點發(fā)送的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，決定發(fā)送到下位機(jī)的哪一根真實CAN總線上；當(dāng)USB驅(qū)動程序(301)收到了來自下位機(jī)監(jiān)聽的CAN報文數(shù)據(jù)后，將這些數(shù)據(jù)存入USB接收緩沖區(qū)(302)中，CAN總線仿真程序(304)讀取這些數(shù)據(jù)并將其發(fā)送給各個的仿真節(jié)點。
【權(quán)利要求】
1.一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，它由微控制器，多個CAN控制器和USB模塊組成，其特征在于，微控制器與多個CAN控制器相連，每個CAN控制器分別通過CAN收發(fā)器連接至CAN總線，每個CAN收發(fā)器可以通過插拔方式替換為高速CAN、低速CAN和單線CAN，微控制器通過USB總線與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸從而實現(xiàn)基于PC的CAN報文收發(fā)，在PC機(jī)上運行仿真內(nèi)核，仿真內(nèi)核可以同時虛擬多條CAN總線，用戶可以為每條虛擬CAN總線上的仿真CAN節(jié)點編寫代碼，從而使得每個虛擬的CAN節(jié)點都能和與其相連接的真實的CAN總線上的節(jié)點進(jìn)行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括硬件電路，下位機(jī)程序和上位機(jī)程序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的硬件電路由微控制器、多個CAN控制器、USB模塊組成；微控制器與多個CAN控制器連接，每個CAN控制器連接一個CAN收發(fā)器，每個CAN收發(fā)器均連接至一根獨立的CAN總線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的CAN控制器在總線上監(jiān)聽到CAN報文或是錯誤幀后，將監(jiān)聽的數(shù)據(jù)反饋給微控制器，微控制器將其讀入本地報文接收緩沖區(qū)，并將接收緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)通過USB模塊上傳至PC機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的USB模塊接收到上位機(jī)的命令后，對微控制器進(jìn)行配置，包括CAN總線參數(shù)的配置等等。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，所述的上位機(jī)程序仿真網(wǎng)絡(luò)中的虛擬節(jié)點，并通過USB驅(qū)動程序?qū)⑿枰l(fā)送的報文傳給下位機(jī)進(jìn)行發(fā)送；同時通過USB驅(qū)動程序?qū)⑾挛粰C(jī)接收的報文讀取并傳遞給虛擬節(jié)點。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的每一個仿真CAN節(jié)點都有相關(guān)的代碼編寫接口，通過編譯得到可執(zhí)行代碼，并經(jīng)由仿真引擎調(diào)用執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于CAN總線的多路CAN仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的每一個仿真CAN節(jié)點都可以接收到通過USB接口上傳的總線報文，通過每個節(jié)點相應(yīng)的可執(zhí)行代碼的邏輯以決定仿真CAN節(jié)點對于總線上的CAN事件的反應(yīng)，需要仿真節(jié)點發(fā)送的報文將通過仿真內(nèi)核傳輸給USB接口并下發(fā)到下位機(jī)硬件電路，并經(jīng)由下位機(jī)的CAN模塊發(fā)到總線上。
【文檔編號】H04L12/40GK103428050SQ201310355117
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】劉矗, 莫莽, 吳寶紅 申請人:上海固泰科技有限公司