CAN总线路由器硬件电路模块的制作方法

文档序号:14922886发布日期:2018-07-11 05:00阅读:441来源:国知局

本实用新型涉及一种机器人,尤其是涉及一种使用在机器人的路由器硬件电路模块。



背景技术:

由于机器人主机(X86或ARM架构)不支持CAN 总线接口 ,不能很好地与机器人各个电机硬件或传感器进行控制与数据采集,通常是采用基于USB转串口进行与下位机硬件通讯模式,但由于USB串口并不能串联多个设备,只能一对一通讯,导致机器人电路结构复杂,不利于后期维护与升级。



技术实现要素:

本实用新型为解决现有机器人存在着USB串口并不能串联多个设备,只能一对一通讯,导致机器人电路结构复杂,不利于后期维护与升级等现状而提供的一种可降低机器人身体电路复杂性,提高可通讯下位机数量,提高电路后续可维护性与可升级性的CAN总线路由器硬件电路模块。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为:一种CAN总线路由器硬件电路模块,包括机器人主控单元、所有机器人硬件节点和包括头部、关节电机、手部、底盘的所有机器人硬件部件,其特征在于:还包括主控单元数据接口、采用MCU控制芯片的主控单元、CAN总线路由器、CAN总线接口和总线解析单元,在主控单元和所有机器人硬件节点之间设CAN总线路由器,在所有机器人硬件节点和包括头部、关节电机、手部、底盘的所有机器人硬件部件之间设CAN总线,CAN总线上设CAN总线接口,MCU单片机单元通过主控单元数据接口与总线解析单元相通讯连接;CAN总线接口包括总线接口端和电源端,CAN总线接口在路由器硬件电路模块PCB板上采用在MCU单片机单元的两侧均设置CAN总线接口。可降低机器人身体电路复杂性,控制更加简单有效,提高可通讯下位机数量,提高电路后续可维护性与可升级性。

作为优选,所述的MCU控制芯片采用芯片型号为STM32F103C8T6的MCU单片机。提高主控效率。

作为优选,所述的总线解析单元包括芯片型号为TJA1050-02的总线解析芯片,总线解析芯片的CAN-T功能引脚和CAN-R功能引脚分别与MCU单片机单元的CAN-T功能引脚和CAN-R功能引脚相电连接。提高总线解析通讯管理作用。

作为优选,所述的CAN总线接口包括六个CAN总线分接口,每个总线分接口包括24V直流电源接口端、7.5V直流电源接口端和CAN总线接口端,CAN总线接口端包括总线高位数据端CAN-H与总线低位数据端CAN-L;六个CAN总线分接口的总线高位数据端CAN-H相并联,六个CAN总线分接口的总线低位数据端CAN-L相并联,六个CAN总线接口端并联后分别与MCU单片机单元和总线解析单元的CAN-H功能端引脚和CAN-L功能端引脚相电连接。提高CAN总线接口的多路下位机数量管理,提高总线解析处理效率与控制效率,解析控制更为简单。

作为优选,所述的主控单元数据接口包括RX信号接口端、TX信号接口端和电源地线端三个接口端,主控单元数据接口在路由器硬件电路模块PCB板上采用靠近MCU芯片单片机傍边。提高信号接口稳定性,降低信号干扰。

作为优选,所述的路由器硬件电路模块PCB板上的大容量电解电容采用两排排列分布PCB板边缘侧在同一侧位置处。提高模块电源电压稳定可靠性,提高维护便捷有效性。

作为优选,所述的路由器硬件电路模块PCB板上设有CAN总线路由器接口插接端,CAN总线路由器接口插接端包括24V直流电源接口端、7.5V直流电源接口端、电源地线端、总线高位数据端CAN-H与总线低位数据端CAN-L,CAN总线路由器接口插接端布置在MCU单片机单元傍边,且设置在路由器硬件电路模块PCB板边缘侧位置处。提高总线布线接线简单性,降低安装复杂程度,提高PCB电路布线简单性,降低布线干扰性,降低EMC影响,提高故障检修率。

本实用新型的有益效果是:可降低机器人身体电路复杂性,控制更加简单有效,提高可通讯下位机数量,提高电路后续可维护性与可升级性。本实用新型能实现主机(X86或ARM架构)通过此电路模块与最多(65535)个下位机从机进行CAN串行总线通讯,这样将大大降低机器人身体的电路复杂性,由于是采用串行总线方式控制,大大提高电路后期可维护性与升级。

附图说明:

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

图1是本实用新型CAN总线路由器硬件电路模块的电路结构原理框图结构示意图。

图2是本实用新型CAN总线路由器硬件电路模块中主控单元数据接口的电路结构示意图。

图3是本实用新型CAN总线路由器硬件电路模块中MCU单片机单元的电路结构示意图。

图4是本实用新型CAN总线路由器硬件电路模块中总线解析单元的电路结构示意图。

图5是本实用新型CAN总线路由器硬件电路模块中CAN总线接口的电路结构示意图。

图6是本实用新型CAN总线路由器硬件电路模块中。

具体实施方式

图1、图2、图3、图4、图5、图6所示的实施例中,一种CAN总线路由器硬件电路模块,包括机器人主控单元10、所有机器人硬件节点30和包括头部01、关节电机02、手部03及底盘04等的所有机器人硬件部件,还包括主控单元数据接口P17(见图2、图6)、采用MCU控制芯片的主控单元、CAN总线路由器、CAN总线接口和总线解析单元,在主控单元和所有机器人硬件节点之间设CAN总线路由器,在所有机器人硬件节点和包括头部、关节电机、手部、底盘的所有机器人硬件部件之间设CAN总线,CAN总线上设CAN总线接口,MCU单片机单元通过主控单元数据接口与总线解析单元相通讯连接;CAN总线接口包括总线接口端和电源端,CAN总线接口在路由器硬件电路模块PCB板上采用在MCU单片机单元的两侧均设置CAN总线接口。MCU控制芯片U6采用芯片型号为STM32F103C8T6的MCU单片机。总线解析单元包括芯片型号为TJA1050-02的总线解析芯片U7,总线解析芯片的CAN-T功能引脚和CAN-R功能引脚分别与MCU单片机单元的CAN-T功能引脚和CAN-R功能引脚相电连接。CAN总线接口包括第一CAN总线分接口P3、第二CAN总线分接口P4、第三CAN总线分接口P5、第四CAN总线分接口P6、第五CAN总线分接口P7和第六CAN总线分接口P8这六个CAN总线分接口(见图5),每个总线分接口包括24V直流电源接口端、7.5V直流电源接口端和CAN总线接口端,CAN总线接口端包括总线高位数据端CAN-H与总线低位数据端CAN-L;六个CAN总线分接口的总线高位数据端CAN-H相并联,六个CAN总线分接口的总线低位数据端CAN-L相并联,六个CAN总线接口端并联后分别与MCU单片机单元和总线解析单元的CAN-H功能端引脚和CAN-L功能端引脚相电连接。主控单元数据接口P17包括RX信号接口端、TX信号接口端和电源地线端三个接口端,主控单元数据接口在路由器硬件电路模块PCB板上采用靠近MCU芯片单片机傍边。路由器硬件电路模块PCB板上的大容量电解电容采用两排排列分布PCB板边缘侧在同一侧位置处(见图6所示PCB板上的C38~C46这12个4700uf/35v大容量电解电容)。12个大容量电解电容用来作为24V直流电源接口端和7.5V直流电源接口端的滤波电容电路使用,提高电源工作稳定性。路由器硬件电路模块PCB板上设有CAN总线路由器接口插接端,CAN总线路由器接口插接端包括24V直流电源接口端、7.5V直流电源接口端、电源地线端、总线高位数据端CAN-H与总线低位数据端CAN-L,CAN总线路由器接口插接端布置在MCU单片机单元傍边,且设置在路由器硬件电路模块PCB板边缘侧位置处。MCU芯片(STM32F103C8T6) 通过主控单元数据接口串口与主机(X86或ARM架构)相连,将与主机通讯的串口通讯协议 转化为CAN总线协议,然后通过“TJA1050”IC总线解析芯片将CAN指令发送到指定的下位机从机模块中去,下位机推送上来的指令数据再由本电路中的MCU解析,然后再转换为串口通讯协议发送到主机,这样实现了主机与多下位机从机进行CAN总线通讯与数据采集。

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