CAN总线集线器,延长CAN通信距离

1  CANHUB-S4网桥简介


1.1    智能4通道CAN网桥概述


       CANHub-S4 网桥能实现多个 CAN 网络的透明连接,可以在总线级别实现复杂结构的多点连接;CANHub-S4 使得主干网络没有支线长度限制,网络中任意两个节点可以到达协议距离。该设备具有 4 个通信端口,每个端口都有独立的 CAN 收发器,能倍增节点数目,因此,在提供自由的布线方式的同时,也解除了系统总线上 CAN 收发器最大节点数驱动限制。每个端口还具备检测总线活跃及总线故障指示灯,方便观察 CAN 总线网络工作状态。
       CANHub-S4 网桥可用于波特率高达 1Mbps 的 CAN 网络,所有通道均可在不同的波特率下工作。CANHub-S4 符合 CAN 规范 2.0A(11 位 CAN 标识符)和 2.0B(29 位 CAN 标识符)。支持透明的,协议独立的 CAN 消息传输,使其适用于多种应用。此外,可用于各种不同的高层 CAN 协议(CANOpen,SDS,J1939,DeviceNet 或其它定制的协议)。
       CANHub-S4 网桥可以配置相应的 CAN 消息过滤器,这样可以保证只有需要的数据通过中继器传输到其他 CAN 网络上。同时,还具有数据路由功能,可把一个通道接收到的 CAN 消息选择性地转发到另一个通道。因此该设备能有效降低网络的负载。CANHub-S4 可通过异步串行通信接口连接到 PC 来配置;提供基于 Windows 系统的配置软件,使用简单,支持配置即时生效,设备配置完成后无需任何操作即可投入工作。

 

1.2    功能特点


具有 4 通道电气隔离的 CAN 接口
用户可通过 RS232 端口配置通信波特率:5Kbps~1Mbps
强大的 CAN 消息过滤功能,能有效避免不需要的消息被转发
能任意设置消息转发的目标端口
端口数据吞吐量高达 6000fps
符合 CAN2.0B 规范和 ISO/DIS 11898 规范
所有 CAN 通道均带电气隔离保护,隔离电压为 2500VDC
有电源、设备状态、总线活动/错误指示灯
工作电压:12V~24V AC/DC
钢质结构金属外壳


1.3    各部件功能与名称

 

 

各接线端子信号说明,表格如下:

 

CANH4

CAN 总线端口

CAN4通道CANH信号

R4+

匹配电阻

内部串接120欧匹配电阻到CANH

FG4

保护大地

CAN4通道保护大地

CAN4L

CAN 总线端口

CAN4通道CANL信号

CANH3

CAN 总线端口

CAN3通道CANH信号

R3+

匹配电阻

内部串接120欧匹配电阻到CANH

FG3

保护大地

CAN3通道保护大地

CAN3L

CAN 总线端口

CAN3通道CANL信号

CANH2

CAN 总线端口

CAN2通道CANH信号

R2+

匹配电阻

内部串接120欧匹配电阻到CANH

FG2

保护大地

CAN2通道保护大地

CAN2L

CAN 总线端口

CAN2通道CANL信号

CANH1

CAN 总线端口

CAN1通道CANH信号

R1+

匹配电阻

内部串接120欧匹配电阻到CANH

FG3

保护大地

CAN1通道保护大地

CAN1L

CAN 总线端口

CAN1通道CANL信号

LED20

系统运行灯

正常运行时每秒钟闪烁一次

DC JACK 插口

电源接口

 

AWG 14-22 插拔式接线端子

电源接口

 

 

2. 安装接线


本章介绍如何安装 CANHub-S4 网桥,包括安装设备和系统接线,务必小心地根据说明书去安装。不恰当的安装可能使设备产生误动作,从而产生损坏设备的情况。


2.1    安装


2.1.1    注意事项


为了提高系统的可靠性和实现设备的最多的功能,在安装和接线时务必考虑下列因素。环境条件不要在下列任一场所中安装设备。
环境温度低于 -20℃或高于 70℃的场所。
温度变化急剧和凝露的场所。
环境湿度低于 10%或高于 90%的场所。
具有腐蚀性或易燃性气体的场所。
有过多尘埃、氯化物或铁木尘埃的场所。
设备会受到直接冲击或振动的场所。
直接暴露在阳光的场所。
设备会接触到水、油、化学试剂的场所。在下列场所中务必要充分封闭或保护好设备。
具有静电和噪音的场所。
强电磁场的场所。
可能有放射性泄露的场所。
靠近电力线的场所。


2.2    接线


2.2.1    电源接线


提供 12~24VDC/AC,保持电压波动在规定的范围内,不分正负。CANHub-S4 所消耗的额定功率为 5W。带有浪涌电流保护,电源接通时,浪涌电流将达到 400mA 左右。


CANHub-S4 网桥有两个不同结构的电源输入端子:2 Pin AWG 14-22 插拔式接线端子和 DC JACK 插口。电源线可连接到任意一个端子,但不能同时连接两个电源端子。AWG 14-22 插拔式接线端子是 M3.5 端子螺丝。使用压接端子接线,也可将裸多股线直接接在端子上。用起子拧紧端子排的螺丝。如果电源完全接通,“POWER”指示灯将会一直点亮。


2.2.2    串口接线


CANHub-S4 网桥通过 RS232 接口来配置。图及表显示了 CAHHub-AS4 网桥上的 RS232 接口的引脚排部。

 

引脚

信号

描述

1

NC

 

2

TXD

发送数据

3

RXD

接收数据

4

NC

 

5

GND

信号地

6~9

NC

 

 

该端口使用的是 DB-9 公头连接器。配置前须用 1 根 RS232 延长电缆(随机配置)将 CANHub-S4 网桥与 PC 连接。使用交叉电缆与电脑串口通信。

 

2.2.3    连接网络


CANHub-S4 网桥提供 4 个 CAN 通道,每个通道都是对等的,均可用于连接一个 CAN 网络或者 CAN 接口的设备。4 个通道分别由 2 个 10 Pin AWG 14-22 插拔式接线端子引出。接线端子的引脚定义如所示。

 

 

引脚

端口

名称

功能

1

CAN1接口

CAN1_L

CAN_L 信号线

2

R1

终端电阻(内部连接到 CAN_L

3

FG

屏蔽线地(可不接)

4

R1

终端电阻(内部串接120电阻到CANH)

5

CAN1_H

CAN_H 信号线

6

CAN2接口

CAN2_L

CAN_L 信号线

7

R2

终端电阻(内部连接到 CAN_L

8

FG

屏蔽线地(可不接)

9

R2

终端电阻(内部串接120电阻到CANH)

10

CAN2_H

CAN_H 信号线

11

CAN3接口

CAN3_L

CAN_L 信号线

12

R3

终端电阻(内部连接到 CAN_L

13

FG

屏蔽线地(可不接)

14

R3

终端电阻(内部串接120电阻到CANH)

15

CAN3_H

CAN_H 信号线

16

CAN4接口

CAN4_L

CAN_L 信号线

17

R4

终端电阻(内部连接到 CAN_L

18

FG

屏蔽线地(可不接)

19

R4

终端电阻(内部串接120电阻到CANH)

20

CAN4H

CAN_H 信号线

 

CANHub-S4 网桥和 CAN 总线连接的时候是 CAN_L 连 CAN_L,CAN_H 连 CAN_H。按照 ISO 11898 规范,为了减少 CAN 总线上的信号反射,增强通讯的可靠性,总线的两个端点通常要加入终端匹配电阻。终端匹配电阻的大小由传输电缆的特性阻抗所决定,例如双绞线的特性阻抗为 120Ω,则总线上的两个端点也应连接 120Ω终端电阻。CANHub-S4 网桥集线器为每个CAN接口配置了终端电阻。可以在“R+”和“CANxL”引脚通过导线短接即可启用内部的120欧姆终端电阻。CANHub-S4 转换器在每个CAN通道接线端子端口配置了跳线帽,短接跳线帽也可启用内部的120欧姆匹配电阻。


2.2.4    LED指示灯


CANHub-S4 网桥集线器的顶部面板上有 10 个 LED 指示灯,在 CAN 总线连接后,当系统无数据传输时网络活跃状态指示灯、网络错误指示灯应该处于熄灭状态,有数据传输时所有的网络活跃状态指示灯闪烁。它们的功能描述如下表所示。
 

LED名称

颜色

显示

备注

POWER

绿色

点亮

设备电源接通

熄灭

设备电源没有接通或者输入电压太低

System

绿色

1Hz闪烁

设备运行正常

熄灭或者无规律

设备出现异常

Active

绿色

闪烁

CAN接口有数据收发

熄灭

CAN接口无数据收发

Fault

红色

闪烁

CAN接口出现错误

熄灭

CAN接口工作正常

 

3. 功能配置


     本章介绍如何访问 CANHub-S4网桥集线器 的各种配置、监视、管理功能。在接入 CAN 网络工作之前,需要先对 CANHub-S4 进行配置,以符合实际应用场合的要求。该设备的配置包
CAN 波特率、消息路由、消息过滤等。配置是将 CANHub-S4 通过 RS232 电缆连接到PC,由 PC 上运行的专用配置程序来完成设置,无需任何硬件跳线或开关配置,配置完成后即时生效。
Windows 下使用“CANHub-S4 配置程序”来配置设备。该软件包含在产品的配套光盘中。配置程序能够保存设备上次成功设置的参数。在配置设备之前,应先用随机配置的 RS232 通信电缆将设备和 PC 连接。运行配置程序后,界面上显示有 5 个选项卡。下面参照配置软件对主要配置参数含义进行详细的说明。


3.1    基本信息配置


第一个选项卡是CANHUB-S4网桥集线器的基本信息。在软件的“连接”区域中的端口中选择电脑的通信串口,使用交叉的RS-232通信线把CANHUB-S4与电脑连接起来。波特率选择19200,然后点击“连接”按钮即可与CANHUB设备建立串口通信连接。


串口通信连接建立后,可以点击“读设备信息”按钮,在设备信息列表中会列出该设备的产品信息。


“更新设备信息”按钮将所有配置(包括其他选项卡的配置)写入 CANHub-S4 设备。


“工作模式”分为用户模式和Boot模式两种。CANHub-S4 设备在用户模式下实现CAN数据的接收,存储,转发工作。CANHub-S4 设备在Boot模式下实现程序固件的升级。

 

 

3.2    CAN波特率配置


在CAN1~4通道选择CAN通道的波特率,然后点击“更新设备信息”即可,如下图所示

 

 

3.3    路由工作配置


CANHub-S4 网桥集线器带有简单的消息路由功能,可把一个通道接收到的 CAN 消息选择性地转发到另一个通道。这些操作在“路由”选项卡中完成。如下图所示,选中相应通道的单选框可将消息转发到该通道。


如果CAN1通道接收的数据不需要转发到CAN3通道,可以在CAN1通道的路由选项中取消CAN3,然后点击“更新设备信息”即可。

 

 

3.4    CAN报文过滤设置


CANHub-S4 有一个强大的消息过滤器。该滤波器有 1024 个单元,可容纳 1024 个标准标识符或 512 个扩展标识符或两种类型混合的标识符。在“过滤”选项卡中把过滤器的类型分为 4 种:标准帧标识符、标准帧组标识符、扩展帧标识符和扩展帧组标识符。其中组标识符指的是一段连续的标识符。在配置程序界面上点击对应的按钮,可在下面的列表框中显示对应的过滤器的详细信息,同时可更改过滤器的内容。


 

 

1.    首先选中“使用全局验收过滤器”前的单选框,这样才能修改过滤器的内容。
2.    点击“添加”按钮可往过滤器列表中添加一个(二个)标识符。根据当前标识符的类型添加的内容会有所不同。标准帧标识符总是一次添加二个。
3.    如果是标准帧标识符或标准帧组标识符,在“序号”栏目下每个过滤器都会有一个单选框,选中单选框可使能过滤器。
4.    单击新添加过滤器的“通道”栏目,在弹出的下拉列表中选择过滤器对应的端口。
5.    单击新添加过滤器的“ID”或“起始 ID”或“终止 ID”栏目,在弹出的编辑框中输入过滤器的标识符。如:128。注意:标准帧标识符范围是 0~2047,扩展帧标识符范围是 0~536870911。
6.    鼠标在过滤器列表框空白的地方点击一下,就完成新添加过滤器的步骤。
7.    重复第上述操作,添加其它的过滤器。


如上图所示,启用CAN滤波后,CAN1通道只能接收CAN ID为0x0008的CAN帧,CAN2通道只能接收CAN ID为0x0009的CAN帧。CAN3与CAN4通道没有添加滤波ID,则任何CAN报文都不能接收到。


3.5    状态功能


可以通过配置程序实时监视 CANHub-S4 各个通道的状态。在“状态”标签下点击“读取状态”按钮,软件界面上即可显示设备各个CAN通道的工作情况,以及各个CAN通道接收发送CAN帧数量。下表列出了各个参数的具体含义。
 

 

名称

功能

RBS

接收缓冲区状态:接收到可用的信息

DOS

数据溢出状态:由于前面传输到 CAN 控制器的数据未被读出,而接收缓冲区没有

TBS

发送缓冲区状态:无发送信息

TCS

发送结束状态:所有发送请求都被成功处理。

RS

接收状态:CAN 控制器正在接收数据。

TS

发送状态:CAN 控制器正在发送数据。

TS

发送状态:CAN 控制器正在发送数据。

ES

错误状态:发送和接收错误计数器的计数值或其中一个的计数值已经达到出错警告

BS

总线状态:由于发送错误计数器的计数值已达到其阈值 255CAN 控制器目前被禁

RXERR

Rx 错误计数器的当前值。

TXERR

Tx 错误计数器的当前值。

 

4. CANHUB-S4电气参数


CANHUB-S4网桥集线器在温度为25℃的情况下,测得如下电气参数;
 

项目

参数值

单位

备注

最小

典型

最大

输入电源

12

12.00

36

V

工作电压

输入电流

 

400

 

mA

工作电流


 

上一篇:

下一篇: