[0001] 本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种基于CAN总线的自适应AIDI扩展板。

[0002] AIDI接口是指数字量接口(Digital  Interface)和模拟量接口(Analog Interface)的集合接口，现有技术中，一般是通过RS485总线的方式以扩展AIDI接口。

[0003] RS485总线的数据主从方式，不能够实现扩展板卡的组态管理，在实际使用过程中，扩展板卡需要通过一定的配置，主机对其查询才能获得AIDI数据，不能够实现AIDI的自适应和即插即用。

[0029] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0030] 需要说明的是，在本实用新型实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

[0031] 下面结合图1‑图6描述本实用新型所提供的基于CAN总线的自适应AIDI扩展板。

[0032] 图1是本实用新型提供的基于CAN总线的自适应AIDI扩展板的整体结构示意图，如图1所示，主要包括：扩展板卡槽位1、CAN通信模块3、主控MCU模块2、自适应检测模块4和多个AIDI通道5；

[0033] 所述AIDI通道5与所述主控MCU模块2电连接，所述AIDI通道5用于将AIDI接线端子所接收到的AIDI信号转换成MCU可识别的数字信号，并发送至所述主控MCU模块；

[0034] 所述主控MCU模块根据所述自适应检测模块生成的标识，将所述MCU可识别的数字信号转换成带有标识的CAN报文，发送至所述CAN通信模块；

[0035] 所述CAN通信模块将所述带有标识的CAN报文转换成CAN总线信号；所述CAN通信模块与所述扩展板卡槽位电连接，以通过所述扩展板卡槽位上的排针与主机通信，实现所述CAN总线信号的收发。

[0036] AIDI通道实现了将由AIDI接线端子7输入的AIDI信号转化为标准化的MCU可识别的数字信号。

[0037] 可选地，AIDI接线端子7的各接口输入的AIDI信号可以时模拟量或数字信号量，模拟量主要包括0‑5V和4‑20mA，数字信号量主要包括+12V和0V。

[0038] 可选地，AIDI通道可以是包括AIDI1通道、AIDI2通道、AIDI3通道和AIDI4通道等4个通道组成。AIDI1通道、AIDI2通道、AIDI3通道、AIDI4通道是系统扩展的四路AIDI接口所需的驱动电路，

[0039] 作为一种可选实施例，图2是本实用新型提供的一种AIDI扩展板卡槽位的结构示意图，如图2所示，扩展板卡槽位1采用排针形式设置，排针间距为2.54mm，排针数量可设置为16PIN，其中1‑4PIN为GND，5‑8PIN为12V，9‑10PIN为CAN总线，11‑12PIN为槽位编号，13‑16PIN为扩展卡类型标识。

[0040] 另外，扩展板卡槽位1是用于将本实用新型提供的扩展板插接在主机上，其接口形式可以为排针，排针中至少包括12V电源、CAN总线通信线、保护接地等。

[0041] AIDI接线端子7为扩展板的AIDI通道的AIDI信号的接入端子，AIDI接线端子7可以采用具有阻燃特性的凤凰端子，每个AIDI通道的2PIN，分别是AIDI接线端子的信号端和工作地。

[0042] 本实用新型提供的基于CAN总线的自适应AIDI扩展板，主要是基于CAN总线的组态特点进行设计的，在使用时，无需进行扩展板卡设置，将其插在扩展卡槽位上，即可实现AIDI数据按顺序自动上报，实现了AIDI扩展板的即插即用。

[0043] 具体来说，CAN通信模块3与扩展板卡槽位1电连接，通过扩展板卡槽位的槽位排针与主机通信，以收发CAN总线信号。

[0044] CAN通信模块3的TTL电平信号与主控MCU连接，以接收由主控MCU2以TTL电平方式发出的CAN报文，并将其转换成相应的CAN总线信号发送到扩展板卡槽位1。

[0045] 本实用新型提供的基于CAN总线的自适应AIDI扩展板，基于CAN总线的自适应AIDI扩展板，只需将其插在监控主机扩展槽中，无需配置即插即用，实现了主机AIDI接口的序列化功能扩展。

[0046] 基于上述实施例的内容，作为另一可选实施例，所述CAN通信模块3还用于通过所述扩展板卡槽位1，接收由所述主机发送的CAN总线信号；相应地，所述CAN通信模块3将所述CAN总线信号转换成带有标识的CAN报文发送至所述主控MCU模块2；所述主控MCU模块2对所述CAN报文进行处理后，生成数字信号，并将所述数字信号发送至所述AIDI通道5；所述AIDI通道5根据所述CAN报文的标识将所述数字信号转换成AIDI信号，并输出至所述AIDI接线端子7。

[0047] 即本实用新型提供的基于CAN总线的自适应AIDI扩展板，一方面可以实现将AIDI接线端子7输入的AIDI信号转换成数字信号，并将数字信号以CAN总线信号的形式传输；另一方面，还可以将主机发送的CAN总线信号转换成数字信号，并将数字信号转换成对应的AIDI信号传输至AIDI接线端子7中的各个接线端子，以实现对系统进行参数设置等功能。

[0048] 可选地，所述CAN总线信号为TTL电平信号。

[0049] 基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述自适应检测模块4与所述扩展板卡槽位1的制定引脚电连接；所述自适应检测模块4用于根据所述制定引脚点的电平，确定所述扩展板卡槽位1在扩展槽位上的位置；

[0050] 相应地，根据所述扩展板卡槽位1在扩展槽位上的位置，自动对每个所述AIDI通道5进行编号，并设置每个所述AIDI通道5的通信地址。

[0051] 主控MCU模块2是整个系统的处理核心，以终端和轮询方式分别实现CAN数据和AIDI数信号的处理，并存储CAN总线输入的系统配置参数到本地存储器。

[0052] 具体来说，主控MCU模块3能够通过其CAN总线接收配置参数，保存到本地。AIDI1通道、AIDI2通道、AIDI3通道、AIDI4通道采集到I/O信号后，根据自适应检测模块4生成的标识，自动形成带有标识CAN报文发送到CAN通信模块3，实现对AIDI接线端子所采集的AIDI信号的数字化透明传输。

[0053] 自适应检测模块4用于通过扩展板卡槽位1的制定引脚电平，检测扩展板卡位于扩展槽位的位置，并根据预设的规则，对扩展的AIDI通道5进行自动编号和通信地址设置。

[0054] 本实用新型通过这一设置，使得本实用新型提供的基于CAN总线的自适应AIDI扩展板在使用时，无需进行扩展板卡设置，将其插在扩展板卡槽位上，即可实现AIDI数据按顺序自动上报。

[0055] 基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，如图1所示，本实用新型提供的基于CAN总线的自适应AIDI扩展板，还包括：电源管理模块6；所述电源管理模块6主要包括DC‑DC变压器和线性稳压器；所述电源管理模块6的输入端连接扩展板卡槽位1的电源输入排针；所述电源管理模块6的输入电压为12V；所述DC‑DC变压器为TPS54331降压转换器，用于将输入电压转换成系统5V电压输出；线性稳压器为TLV1117LV33稳压器，用于接入系统5V电压，并输出系统3.3V电压；所述电源管理模块6还包括B1205LS‑1WR2隔离电源模块，用于接入系统5V电压，并输出隔离5V电压。

[0056] 图3是本实用新型提供的电源管理模块实现电源管理的示意图，如图3所示，电源管理模块3从扩展板卡槽位的排针中输入供电电源，经过DC‑DC变压器和线性稳压器(LDO)转换后，为CAN通信模块3、主控MCU模块2、AIDI1通道、AIDI2通道、AIDI3通道、AIDI4通道等提供工作电源。

[0057] 需要说明的是，在本实用新型提供的自适应AIDI扩展板中，电源管理模块6可以同时提供两个隔离电源，分别给CAN通信模块3和AIDI通道5供电，以实现CAN通信接口和AIDI通道接口与本地系统的电气隔离。

[0058] 可选地，电源管理模块3的输入为12V，输出有系统5V、系统3.3V和隔离5V。其中，输入的12V电压经过TPS54331降压转换器转化出系统5V，用于为自适应AIDI扩展板中需要5V供电的模块提供电源。

[0059] 其中，本实用新型所采用的TPS54331的输出电感为10uH；肖特基二极管采用MBRS360BT3G；其反馈电阻比为1.91K和10K，其中1.91K电阻接地，输出滤波电容为100uF、10uF、0.1uF的并联，5V输出端添加了4.7K限流电阻和绿色LED，用于指示系统5V电源是否正常。

[0060] 另外，将TPS54331输出的系统5V经过TLV1117LV33稳压器后生成系统3.3V，用于给自适应AIDI扩展板中所有需要3.3V供电的外设。

[0061] TLV1117LV33的输入退偶电容可以为10uF和0.1uF电容的并联，输出滤波电容可以为10uF和0.1uF电容的并联。

[0062] 可选地，可以在TLV1117LV33的输出端添加120@100MHz的磁珠，用于消除电源纹波。

[0063] 同时，可以通过在其3.3V输出端添加2K限流电阻和绿色LED，用于指示系统3.3V电源是否正常。

[0064] 另外，通过将系统5V经过B1205LS‑1WR2隔离电源模块后，生成隔离5V，分别为CAN通信模块3和AIDI通道5供电.

[0065] B1205LS‑1WR2隔离电源模块的输入端电容为0.1uF，输出端电容为0.1uF和2.2uF并联。

[0066] 另外，也可以在B1205LS‑1WR2隔离电源模块的输出端，添加4.7K限流电阻和绿色LED，用于指示隔离5V是否正常。

[0067] 基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在所述CAN通信模块3中设置有光电耦合器；所述光电耦合器的发光源引脚连接CH信号端和CL信号端；所述光电耦合器的受光器引脚连接TX信号和RX信号。

[0068] 可选地，所述CAN通信模块采用TJA1042T/3芯片；所述TJA1042T/3芯片的3号引脚采用系统5V电压供电；5号引脚采用系统3.3V电压供电；2号引脚和8引脚分别连接到系统工作地；1号引脚和4号引脚分别连接所述主控MCU上的CAN_TX端口和CAN_RX端口；7号引脚和6号引脚分别连接所述扩展板卡槽位上的CANH端口和CANL端口；在所述CANH端口和CANL端口的信号线上，分别串联33Ω电阻和BLM18PG121SN1D型号电感，在所述CANH端口和CANL端口的信号线之间设置有120Ω终端电阻。

[0069] 图4是本实用新型提供的CAN通信模块的结构示意图，如图4所示，为增强CAN通信模块3中通信端口的电气隔离性能，通过在CAN通信模块3中添加了光电耦合器，实现CH、CL信号与TX、RX信号的电气隔离，从而实现CAN通信接口与本地系统的电气隔离。

[0070] 可选额，CAN通信模块采用芯片TJA1042T/3，其引脚3采用系统5V供电，引脚5采用系统3.3V供电，2号引脚和8引脚分别连接到系统工作地，引脚1和引脚4分别连接主控MCU端CAN接口的CAN_TX和CAN_RX，引脚7和引脚6分别为CAN总线的CANH和CANL。

[0071] CANH和CANL分别串联33欧姆电阻和BLM18PG121SN1D型号电感，CANH和CANL信号线之间添加120欧姆终端电阻，用于信号匹配，CANL和CANH分别与扩展板卡槽位1的排针9和排针10连接。

[0072] 进一步地，主控MCU模块2采用STM32F072RBT6芯片；所述STM32F072RBT6芯片的启动引脚BOOT0通过10KΩ电阻接地，调试接口采用串行调试方式连接；所述STM32F072RBT6芯片采用外部无源8M贴片晶振，OSC_IN和OSC_IN的接地电容为20pF；所述STM32F072RBT6芯片的一组输出引脚作为CAN_TX端口和CAN_RX端口，分别与所述TJA1042T/3芯片的1号引脚和4号引脚连接；在所述AIDI通道5的数量为四个的情况下，所述STM32F072RBT6芯片的引脚PB0、引脚PB1、引脚PC0和引脚PC1，分别连接每个AIDI通道的一组输入输出端口。

[0073] 其中，主控MCU模块2采用的是ST的STM32F072RBT6，该芯片工作电压为3.3V，启动BOOT0经过10K电阻接地，调试接口采用串行调试(Serial Wire Debug，SWD)，采用外部无源8M贴片晶振，OSC_IN和OSC_IN的接地电容为20pF，CAN接口使用引脚PA11和PA12。

[0074] AIDI1通道、AIDI2通道、AIDI3通道、AIDI4通道分别使用引脚PB0、PB1、PC0和PC1，并将其设置为ADC模式。

[0075] 同时，也可以在主控MCU模块2中设置运行指示灯，运行指示灯和CAN通信指示灯分别使用PA9和PA10控制。

[0076] 进一步地，在本实用新型提供的基于CAN总线的自适应AIDI扩展板中，每个所述AIDI通道的结构相同。图5是本实用新型提供的AIDI通道的电路图，如图5所示，任一AIDI通道的接线端子连接4.7欧姆电阻的一端，所述4.7欧姆电阻的另一端连接250欧姆电阻的一端和60KΩ电阻的一端；所述250欧姆电阻的另一端连接端口类型切换开关的一端，所述60KΩ电阻的另一端连接20KΩ电阻一端和10KΩ电阻的一端；所述端口类型切换开关的另一端连接所述20KΩ电阻的另一端并接入系统工作地；所述10KΩ电阻的另一端连接LM2904DR运放的5号引脚，所述LM2904DR运放的7号引脚连接100Ω电阻的一端；所述100Ω电阻的另一端连接主控MCU模块的一个输入引脚；所述输入引脚为引脚PB0、引脚PB1、引脚PC0和引脚PC1中的一个。

[0077] AIDI接线端子是扩展卡用于与互联设备通信的接口，接口端子为4个间距为3.5mm的凤凰端子。图6是本发明提供的一种AIDI接线端子的定义示意图，其接口定义如图6所示：每个端子的定义为A、B、G，A和B与SP485的A和B连接，G与隔离地连接，并在A和B上添加了静电保护器件SMBJ10CA。

[0078] 本实用新型提供的基于CAN总线的自适应AIDI扩展板，可实现将AIDI输入信号转变为数字信号，并将数字信号以CAN总线信号形式传输，使用时将其插在CAN接口卡槽上，根据自适应检测模块完成板卡槽位自动检测，实现AIDI通道的自动编号。

[0079] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的。

[0080] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：
其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。