[發明專利]一種基于I2C+CAN總線的多通道數字測控系統

在審

• 申請號: 201810078848.4
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108279601A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 李維波;徐聰;許智豪;李巍;何凱彥;康興
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 趙麗影

1.一種基于I2C+CAN總線的多通道數字測控系統，其特征在于：包括主控制器單元(1)、I2C總線隔離單元(2)、I2C總線驅動單元(3)、I/O并行擴展單元(4)、I/O隔離單元(5)、CAN總線隔離單元(6)、CAN總線輸出保護單元(7)和用戶接口單元(8)；

主控制器單元(1)I2C中的雙向串行線I2C_SDA1和I2C_SCL1，經由I2C總線隔離單元(2)處理，進行原方與副方電路之間的隔離變換處理，再將隔離變換得到的雙路信號，傳送給I2C總線驅動單元(3)，再傳送到I/O并行擴展單元(4)，該擴展單元分為I2C總線并行輸入擴展單元(4-1)和I2C總線并行輸出擴展單元(4-2)；經由I/O并行擴展單元(4)，再與I/O隔離單元(5)連接，該變換單元分為多通道輸入隔離變換單元(5-1)和多通道輸出隔離變換單元(5-2)；經由I/O隔離單元(5)，再與用戶接口單元(8)中的用戶輸入接口單元(8-1)和第一用戶輸出接口單元(8-2)相連；同時將主控制器單元(1)CAN中的兩路片上CAN和兩路擴展CAN，經由CAN總線隔離單元(6)處理，將原方與副方電路進行隔離變換處理，CAN總線隔離單元分為第一CAN總線隔離單元(6-1)、第二CAN總線隔離單元(6-2)和第三CAN總線隔離單元(6-3)，再將隔離變換得到的多路信號，傳送給CAN總線輸出保護單元(7)，CAN總線輸出保護單元(7)分為第一CAN總線輸出保護電路(7-1)、第二CAN總線輸出保護電路(7-2)、第三CAN總線輸出保護電路(7-3)、第四CAN總線輸出保護電路(7-4)；經由CAN總線輸出保護單元(7)，再與用戶接口單元(8)中的第二～第五用戶輸出接口單元(8-3～8-6)相連；

經由T₁、T₂接線端子，主控制器單元(1)中的I2C雙向串行線，與I2C總線隔離單元(2)相連，再經由T₁₁、T₁₂接線端子，與I2C總線驅動單元(3)相連，再經由T₁₃、T₁₄接線端子，將信號傳送到I2C總線并行輸出擴展單元(4-2)，再經由T₁₅₉～T₂₀₆共計48路接線端子，傳送到多通道輸出隔離變換單元(5-2)處理，再經由T₂₀₇～T₃₀₂共計96路接線端子，最后傳送到用戶輸出接口單元(8-2)；

經由T₃～T₁₀(共計8路)接線端子，主控制器單元(1)CAN中的兩路片上CAN和兩路擴展CAN，與CAN總線隔離單元(6)相連，再經由T₃₀₃～T₃₁₂共計10路接線端子，與CAN總線輸出保護單元(7)相連，再經由T₃₁₃～T₃₂₄共計12路接線端子，最后傳送到第二～第五用戶輸出接口單元(8-3～8-6)；

用戶輸入接口單元(8-1)輸入信號，經由T₆₃～T₁₅₈共計96路接線端子，連接到多通道輸入隔離變換單元(5-1)處理之后，再經由T₁₅～T₆₂共計48路接線端子，傳送到I2C總線并行輸入擴展單元(4-1)，再經由T₁₃～T₁₄共計2路接線端子，再與I2C總線驅動單元(3)相連，再經由T₁₁～T₁₂共計2路接線端子，傳送到I2C總線隔離單元(2)，再經由T₁～T₂共計2路接線端子，與主控制器單元(1)的I2C中的雙向串行線進行數據交互；

所述主控制器單元(1)采用STM32F4充當CPU，利用它的第一個I2C接口即I2C_SDA1和I2C_SCL1、兩個CAN接口即CAN1_TX、CAN1_RX、CAN2_TX和CAN2_RX和兩個USART口擴展的CAN接口即CAN3_TX、CAN3_RX、CAN4_TX和CAN4_RX；I2C_SDA1對應著主控制器單元(1)的芯片A₁的第46腳，I2C_SCL1對應著主控制器單元(1)的芯片A₁的第45腳，CAN1_TX對應著主控制器單元(1)的芯片A₁的第140腳，CAN1_RX對應著主控制器單元(1)的芯片A₁的第139腳，CAN2_TX對應著主控制器單元(1)的芯片A₁的第136腳，CAN2_RX對應著主控制器單元(1)的芯片A₁的第135腳，CAN3_TX對應著主控制器單元(1)的芯片A₁的第34腳，CAN3_RX對應著主控制器單元(1)的芯片A₁的第37腳，CAN4_TX對應著主控制器單元(1)的芯片A₁的第69腳，CAN4_RX對應著主控制器單元(1)的芯片A₁的第70腳。