一种基于CAN通信的交通信号控制机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于CAN通信的交通信号控制机，包括主控单元、车检单元和信号灯控制单元；其中，所述主控单元通过CAN总线分别与所述的车检单元和信号灯控制单元连接通信。本发明专利技术的交通信号控制机采用CAN总线通信方式进行数据传输，抗干扰能力强，在恶劣的电磁环境下可以有效降低设备的故障率，保证信号机可靠运行，在保障路口交通畅通的同时，降低维护成本。同时，由于CAN总线通信采用差分信号传输方式，因而传输线路少，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于交通控制系统
，具体地说，是涉及一种基于CAN总线通信方式的交通信号控制机。
技术介绍
随着我国道路交通的快速发展、城市化水平不断提高以及城市规模的不断扩大， 交通问题日趋复杂，城市的电磁环境也越来越恶劣，干扰问题越来越严重。交通信号控制机是用来控制交叉路口上交通信号灯的重要设备，操控路口信号灯使之按照一定的规律变化，是对城市交叉路口车辆进行指挥和疏导的控制系统的重要组成部分，对城市道路的畅通、城市交通的安全以及城市交通的管理都起着至关重要的作用。目前的复杂交通环境对交通信号控制机的通信性能要求越来越高，现有交通信号控制机中所采用的传统总线通信方式(例如基于CSMA/CD网络的总线通信方式)已无法保证信号机在这种恶劣的电磁干扰环境下可靠的工作，因此，故障率越来越高，严重影响着城市的交通秩序。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有交通信号控制机抗干扰能力差、应用在恶劣的电磁环境下故障率高的问题，提出了一种基于CAN总线通信方式的新型交通信号控制机，可靠性高，实时性好，适应当前复杂的城市交通环境。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现一种基于CAN通信的交通信号控制机，包括主控单元、车检单元和信号灯控制单元；其中，所述主控单元通过CAN总线分别与所述的车检单元和信号灯控制单元连接通信。为了提高数据通信的实时性，所述主控单元通过一条独立的CAN总线与车检单元连接通信，通过另外一条独立的CAN总线与信号灯控制单元连接通信。进一步的，所述车检单元按照预先设定的时间定时上传车检信号至所述的主控单元；或者在接收到主控单元下发的请求指令后，将采集到的车检信号上传至所述的主控单兀。优选的，在所述车检单元中设置有控制器和16通道信号采集卡，用于进行16路信号检测；所述控制器控制信号采集卡对16路信号进行分时检测，检测一个周期后，将采集到的16路信号进行数据格式的变换处理，进而生成符合CAN协议规范的CAN总线差分信号上传至主控单元。优选的，所述车检单元包括两路，均挂接在同一条CAN总线上，分别对路口交叉两个方向的车流信息进行检测。又进一步的，在所述信号灯控制单元中包含有控制器和驱动电路，所述控制器通过CAN总线连接主控单元，接收主控单元下传的信号灯时序配置信号，进而生成相应时序的控制信号通过驱动电路输出至各路信号灯，对各路信号灯的工作时序进行控制。优选的，所述信号灯控制单元设置有多路，一路信号灯控制单元控制一个方向的信号灯的工作时序，各路信号灯控制单元挂接在同一条CAN总线上。再进一步的，在每一路所述的信号灯控制单元中，其控制器均产生4组相位信号， 每一组相位信号中包含有3个时序不同的控制信号，分别对4个交通灯中的红黄绿三色信号灯进行时序控制。更进一步的，在所述主控单元中包含有一个主处理器、两个CAN通信控制器和两个CAN通信收发器；所述主处理器通过其两路SPI接口分别与两个CAN通信控制器对应连接，并通过两个CAN通信控制器分别与两个CAN通信收发器一一对应连接；两个CAN通信收发器各自通过一条CAN总线分别与所述的车检单元或者信号灯控制单元对应连接；在所述 CAN通信控制器与CAN通信收发器之间通过高速光耦隔离电路对传输在二者之间的接收信号和发送信号进行隔离处理。优选的，所述交通信号控制机采用背板式结构，主控单元布设在单独的主控板上， 每路车检单元单独布设在一块独立的车检板上，每路信号灯控制单元单独布设在一块独立的相位板上，为交通信号控制机中各用电负载提供工作电压的电源模块布设在单独的电源板上；将各功能板卡插装在统一的背板上，背板中布设所述的CAN总线，并通过CAN总线实现主控板与各个车检板、各个相位板的连接通信。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是本专利技术的交通信号控制机采用 CAN总线通信方式进行数据传输，抗干扰能力强，在恶劣的电磁环境下可以有效降低设备的故障率，保证信号机可靠运行，在保障路口交通畅通的同时，降低维护成本。同时，由于CAN 总线通信采用差分信号传输方式，因而传输线路少，成本低。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是本专利技术所提出的交通信号控制机的系统通信架构图； 图2是图1中主控单元的一种实施例的电路原理图3是本专利技术所提出的交通信号控制机的一种实施例的板卡连接示意图； 图4是采用图3所示板卡连接方式所设计的交通信号控制机的整机结构图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细地描述。实施例一，在实践中，交通信号控制机所采用的传统总线通信方式一般有两种重要的总线分配方法按时间表分配和按需要分配。在第一种方法中，不管每个站是否申请总线，都对每个站按最大期间分配。由此，总线可被分配给每个站并且是唯一的站，而不论其是立即进行总线存取还是在一特定时间进行总线存取，这将保证在总线存取时有明确的总线分配。在第二种方法中，总线按传送数据的基本要求分配给一个站，总线系统按站希望的传送分配(如=Ethernet CSMA/⑶)。因此，当多个站同时请求总线存取时，总线将终止所有站的请求，这时将不会有任何一个站获得总线分配。而采用CAN通信实现总线分配的方法，可保证当不同的站申请总线存取时，明确地进行总线分配。CAN通信所基于的位仲裁方法可以解决当两个站同时发送数据时产生的碰撞问题。不同于Khernet网络的消息仲裁，CAN的非破坏性解决总线存取冲突的方法， 确保在不传送有用消息时总线不被占用。甚至当总线在重负载情况下，以消息内容为优先的总线存取也被证明是一种有效的系统。虽然总线的传输能力不足，所有未解决的传输请求都按重要性顺序来处理。在CSMA/⑶这样的网络中，如肚&111讨，系统往往由于过载而崩溃，而这种情况在CAN通信中不会发生。CAN通信协议的数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN通信协议采用CRC循环冗余检验方法并可提供相应的错误处理功能，可以保证数据通信的可靠性。由于CAN通信具有抗干扰能力强、通信实时性好的特点，因此，将其应用在交通信号控制机中，可以适应当前恶劣的电磁环境，确保交通信号控制机工作的稳定性。基于此，本实施例提出了一种基于CAN总线通信方式的交通信号控制机的系统架构设计形式。在本实施例的交通信号控制机中设置有作为控制核心的主控单元、用于检测路口车流状况的车检单元以及用于控制路口上各方向的交通信号灯运行的信号灯控制单元。其中，主控单元通过CAN总线分别与所述的车检单元和信号灯控制单元对应连接，以进行基于CAN总线的数据交互通信方式。为了保证数据传输的实时性，本实施例在交通信号控制机中优选布设两路CAN总线，参见图1所示，一路CAN总线用于连接主控单元和车检单元，满足车流信息的传输要求； 另一路CAN总线用于连接主控单元和信号灯控制单元，完成信号灯工作时序的控制要求。在本实施例中，所述车检单元与主控单元之间可以采用定时传输或者按请求传输两种通信模式。当采用定时传输模式时，主控单元通过CAN总线下传定时时间设定值至车检单元，通知车检单元将采集到的车流信息按照设定的时间定时上传至主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红梅，赵洪源，朱中，刘新，
申请(专利权)人：青岛海信网络科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：