船舶机舱监控ＣＡＮ中继模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种使用方便、稳定性好、抗干扰能力强的船舶机舱监控ＣＡＮ中继模块，包括第一中继子模块和第二中继子模块，其中每一中继子模块包括：嵌入式处理单元包含ＣＰＵ及连接到该ＣＰＵ的多个ＣＡＮ收发器，每一ＣＡＮ收发器连接到一路ＣＡＮ通道，该ＣＰＵ接收部分ＣＡＮ通道的数据后由一个或多个其他ＣＡＮ通道发送；该ＣＰＵ包含内部寄存器，该ＣＰＵ通过查询内部寄存器标志位判断故障类型，对于暂态故障采取自恢复处理，并对无法恢复的故障发出报警的控制信号。报警电路响应该嵌入式处理单元的ＣＰＵ的控制信号，发出报警信息。电源处理电路，用以将一输入电源转换为供该嵌入式处理单元及报警电路使用的电源。其中，该第一中继子模块及该第二中继子模块在电气上相互隔离。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及船舶机舱中的网络通信技术，尤其是涉及一种船舶机舱监控CAN 中继模块。
技术介绍
随着半导体技术、现场总线技术和嵌入式技术的不断发展，机舱自动化的网络通 信方式不断变革，彻底改变了传统的网络传输模式。业者希望可以实现CAN(现场总线)通 信的透明中继功能，同时还可以实现各种CAN高层协议之间的转换。在CAN通信中，电路稳 定性和网络通信能力是首先需要考虑的。其次，希望实现电路板的实时性和可靠性；第三， 数据采集后的就地智能处理也是希望的。 随着船舶监控系统各装备的智能化程度的不断提高，开发具有以上特点的新一代 船用CAN中继模块是本领域的迫切要求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种使用方便、稳定性好、抗干扰能力强 的船舶机舱监控CAN中继模块。 本技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是船舶机舱监控CAN中继模 块，包括第一中继子模块和第二中继子模块，第一中继子模块包括第一嵌入式处理单元， 包含CPU及连接到该CPU的多个CAN收发器，每一 CAN收发器连接到一路CAN通道，该CPU 接收部分CAN通道的数据后由一个或多个其他CAN通道发送；该CPU包含内部寄存器，该 CPU通过查询内部寄存器标志位判断故障类型，对于暂态故障采取自恢复处理，并对无法恢 复的故障发出报警的控制信号；第一报警电路，响应该第一嵌入式处理单元的CPU的控制 信号，发出报警信息；以及第一电源处理电路，用以将一输入电源转换为供该第一嵌入式处 理单元及第一报警电路使用的电源。该第二中继子模块包括第二嵌入式处理单元，包含 CPU及连接到该CPU的多个CAN收发器，每一 CAN收发器连接到一路CAN通道，该CPU接收 部分CAN通道的数据后由一个或多个其他CAN通道发送；该CPU包含内部寄存器，该CPU通 过查询内部寄存器标志位判断故障类型，对于暂态故障采取自恢复处理，并对无法恢复的 故障发出报警的控制信号；第二报警电路，响应该第二嵌入式处理单元的CPU的控制信号， 发出报警信息；以及第二电源处理电路，用以将一输入电源转换为供该第二嵌入式处理单 元及第二报警电路使用的电源；其中，该第一中继子模块及该第二中继子模块在电气上相 互隔离。 在上述的船舶机舱监控CAN中继模块中，所述第一中继子模块还包括第一波特 率设定电路，连接该第一嵌入式处理单元，用以设定该第一嵌入式处理单元的波特率。 在上述的船舶机舱监控CAN中继模块中，所述第二中继子模块还包括第二波特 率设定电路，连接该第二嵌入式处理单元，用以设定该第二嵌入式处理单元的波特率。 在上述的船舶机舱监控CAN中继模块中，所述第一电源处理电路和所述第二电源处理电路分别包括隔离电源模块和电压转换电路，所述隔离电源模块连接输入电源，所述 电压转换电路连接所述隔离电源模块的输出端。 在上述的船舶机舱监控CAN中继模块中，所述CPU为LPC2194芯片。在上述的船舶机舱监控CAN中继模块中，所述CAN收发器为具有隔离功能的CAN收发器。 本技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有如下显著优点 本技术基于CPU自带CAN接口的CAN网络中继模块具有使用方便、稳定性能 好、抗干扰能力强等特点。系统通过使用CPU内部寄存器对各个CAN接口处理，自动监测每 个CAN接口的状态，判断当前CAN通信的故障以及根据故障类别自动诊断，自动恢复，对于 不可恢复故障采用继电器报警方式对外输出，确保各网络接口的通信正常，提高了通讯可 靠性和稳定性。 本技术可以实现多通道的CAN中继，可以实现1路转3路，2路转2路，或3路 转1路数据流动，并通过存储转发机理实现对数据协议的转换。同时，本系统支持双CAN总 线冗余通信。附图说明为让本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用 新型的具体实施方式作详细说明，其中 图1示出本技术- 图2示出本技术- 图3示出本技术- 图4示出本技术- 图5示出本技术- 图6示出本技术--实施例的船舶机舱监控CAN中继模块的系统结构图,-实施例的电源处理电路图。-实施例的双CAN总线中继冗余连接示意图。-实施例的CAN状态寄存器内容。-实施例的嵌入式处理单元电路图。-实施例的故障报警电路图。具体实施方式图1示出本技术一实施例的船舶机舱监控CAN中继模块的系统结构图。参照 图1所示，本实施例的船舶机舱监控CAN中继模块100，包括冗余的两个中继子模块，其中 第一中继子模块包括第一电源处理电路110、第一嵌入式处理单元120、第一报警电路130 以及第一波特率设定电路140，第二中继子模块包括第二电源处理电路150、第二嵌入式处 理单元160、第二报警电路170以及第二波特率设定电路180。两部分在结构上可以完全相 同。中继模块100采用ARM作为核心的嵌入式处理单元120、160，使用相互独立的电源处理 电路110、150所提供的隔离电源对两路嵌入式处理单元120、160供电，并且分别对其4路 CAN通信通道供电。网络故障处理上，在ARM芯片内部对CAN控制器做处理，对于发生的故 障，通过故障报警电路130、 170报警。各部分具体描述如下所示。 图2示出本技术一实施例的电源处理电路图，其中示出一路电源处理电路的 结构。参照图2所示，用户现场为24VDC电源，在电源部分的设计上，24V DC电源进入本系 统后，通过两个独立的隔离电源模块(FKC24S05)转换成两个+5V电源，这样设计可以提供 稳定的功率供给稳定的电压。得到稳定的+5V电源后，使用了作为电压转换电路的LM1117芯片分别获取3. 3V和1. 8V电压。其中，电路中四个二极管D1-D4组成的桥路可以很好的 防止在工业现场工作人员操作失误造成的电源反接。供电电路采用了光电隔离设计，保证 了电源处理电路供电的稳定性，可接收+30%和-25%的宽幅供电范围。系统还采用了数字 电源隔的设计，大大提高了信号变换、输出和转换的稳定度。 电源电路中应用的电容和电感是起滤波作用的，这样的滤波效果很好，可以得到 比较平滑的电压信号，防止干扰电压的影响，尤其是带有方向的钽电容可以更好的滤除由 于电压不稳定带来的干扰。 图5示出本技术一实施例的嵌入式处理单元电路图。参照图5所示，嵌入式 处理单元120或160包含CPU及多个CAN收发器(图中示出一个)。在本实施例中，采用 了飞利浦公司的基于32位的ARM7处理器LPC2194作为CPU。该芯片采用64脚封装、功耗 低、硬件资源多，包括多个32位定时器、4路10位ADC、4路CAN、 P丽通道、46个GPI0以及 多达9个外部中断，它特别适用于汽车、工业控制应用以及医疗系统和容错维护总线。由于 内置了四路符合CAN2. OB的CAN总线通道，它非常适合于通信网关、协议转换器以及基于工 业现场总线通讯的各种应用。主要特性32位ARM7T匿I-S核，超小LQFP64封装。16kB片 内静态RAM。 256kB片内Flash程序存储器，128位宽度接口 /加速器可实现高达60腿z工 作频率。通过片内boot装载程序实现在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)。 512字节 行编程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶机舱监控ＣＡＮ中继模块，其特征在于包括：　　　　第一中继子模块，包括：　　　　第一嵌入式处理单元，包含ＣＰＵ及连接到该ＣＰＵ的多个ＣＡＮ收发器，每一ＣＡＮ收发器连接到一路ＣＡＮ通道，该ＣＰＵ接收部分ＣＡＮ通道的数据后由一个或多个其他ＣＡＮ通道发送；该ＣＰＵ包含内部寄存器，该ＣＰＵ通过查询内部寄存器标志位判断故障类型，对于暂态故障采取自恢复处理，并对无法恢复的故障发出报警的控制信号；　　　　第一报警电路，响应该第一嵌入式处理单元的ＣＰＵ的控制信号，发出报警信息；以及第一电源处理电路，用以将一输入电源转换为供该第一嵌入式处理单元及第一报警电路使用的电源；　　　　第二中继子模块，包括：　　　　第二嵌入式处理单元，包含ＣＰＵ及连接到该ＣＰＵ的多个ＣＡＮ收发器，每一ＣＡＮ收发器连接到一路ＣＡＮ通道，该ＣＰＵ接收部分ＣＡＮ通道的数据后由一个或多个其他ＣＡＮ通道发送；该ＣＰＵ包含内部寄存器，该ＣＰＵ通过查询内部寄存器标志位判断故障类型，对于暂态故障采取自恢复处理，并对无法恢复的故障发出报警的控制信号；　　　　第二报警电路，响应该第二嵌入式处理单元的ＣＰＵ的控制信号，发出报警信息；以及　　　　第二电源处理电路，用以将一输入电源转换为供该第二嵌入式处理单元及第二报警电路使用的电源；　　　　其中，该第一中继子模块及该第二中继子模块在电气上相互隔离。...

【技术特征摘要】
一种船舶机舱监控CAN中继模块，其特征在于包括第一中继子模块，包括第一嵌入式处理单元，包含CPU及连接到该CPU的多个CAN收发器，每一CAN收发器连接到一路CAN通道，该CPU接收部分CAN通道的数据后由一个或多个其他CAN通道发送；该CPU包含内部寄存器，该CPU通过查询内部寄存器标志位判断故障类型，对于暂态故障采取自恢复处理，并对无法恢复的故障发出报警的控制信号；第一报警电路，响应该第一嵌入式处理单元的CPU的控制信号，发出报警信息；以及第一电源处理电路，用以将一输入电源转换为供该第一嵌入式处理单元及第一报警电路使用的电源；第二中继子模块，包括第二嵌入式处理单元，包含CPU及连接到该CPU的多个CAN收发器，每一CAN收发器连接到一路CAN通道，该CPU接收部分CAN通道的数据后由一个或多个其他CAN通道发送；该CPU包含内部寄存器，该CPU通过查询内部寄存器标志位判断故障类型，对于暂态故障采取自恢复处理，并对无法恢复的故障发出报警的控制信号；第二报警电路，响应该第二嵌入式处理单元的CPU的控制信号，发出报警信息；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，解鹏，李弘，马善伟，陈冬梅，周航，李晶，吴帆，张博，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[]