CAN-RS232通信轉換模塊的設計與實(shí)現

摘要：設計了一個(gè)結構簡(jiǎn)單、使用方便、應用面廣的CAN節點(diǎn)與RS232串口通信轉換模塊．詳細介紹了該模塊的工作原理和實(shí)現方法，即通過(guò)軟硬件相結合實(shí)現電平標準和通信協(xié)議的轉換，從而完成兩者之間的信息傳輸.

1 引言
RS232作為標準的計算機串行接口已被廣泛使用，與此同時(shí)，隨著(zhù)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的飛速發(fā)展，具有實(shí)時(shí)性好、可靠性高、結構簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)的CAN總線(xiàn)在測控系統中也越來(lái)越多地被采用。但由于兩者的總線(xiàn)結構、通信協(xié)議及傳輸特點(diǎn)各不相同，因而給不同設備之間的連接帶來(lái)諸多不便，因此，如何以最簡(jiǎn)單的方式實(shí)現CAN節點(diǎn)與RS232串行口的通信就成為工程實(shí)踐中一個(gè)不可回避的問(wèn)題。
本文采用典型的不具備CAN通信能力的AT89C51單片機作為微處理器，設計了一個(gè)簡(jiǎn)單、實(shí)用的通信轉換模塊。該通信轉換模塊具有體積小、結構簡(jiǎn)單、通用性好、使用方便等特點(diǎn)。

2 工作原理
CAN-RS232通信轉換模塊通過(guò)硬件電路的電平標準轉換和軟件編程的通信協(xié)議轉換實(shí)現相關(guān)功能。
2.1 電平標準轉換
RS232采用的不是TTL電平的接口標準，而是負邏輯，即邏輯“1”為-3 V―-15 V：邏輯“0”為+3 V－+15 V;而CAN總線(xiàn)是采用“顯性”和“隱性”兩個(gè)互補的邏輯值表示“0”和“1”，其信號是以?xún)删€(xiàn)之間的“差分”電壓形式出現的。這樣導致兩總線(xiàn)之間的信號電壓不匹配．無(wú)法直接進(jìn)行正常的通信，因此．需要相應的硬件接口電路實(shí)現電平標準轉換。

2.2 通信協(xié)議轉換
RS232通信屬于異步串行通信，一般為兩點(diǎn)傳輸 其每幀的數據格式通常為：起始位+數據位+奇偶校驗位(可省略)+停止位；每個(gè)數據包的格式通常為：數據包頭+數據字節+校驗和(溢出不計)。而CAN通信屬于總線(xiàn)通信，可以同時(shí)存在多個(gè)節點(diǎn)，因此通信協(xié)議相對也比較復雜，這里以標準幀傳輸為例，其數據格式通常如表1所列。因此，需要軟件處理實(shí)現通信協(xié)議的轉換。

3 硬件設計
模塊采用Atmel公司生產(chǎn)的AT89C51型單片機作為微處理器．采用SJA1000和TJA1050分別作為CAN控制器和驅動(dòng)器．采用MAX202E作為RS232串行接口驅動(dòng)器，其硬件連接電路圖如圖1所示。

AT89C51采用外接晶體振蕩器提供時(shí)鐘輸入．通過(guò)并行地址／數據復用的方式訪(fǎng)問(wèn)CAN控制器SJA1000．P2.0引腳作為片選端口；SJA1000作為CAN控制器，也采用單獨的外部時(shí)鐘輸入，由于集成了CAN協(xié)議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的幀處理， 其地址為0x00－0xFF：TJA1050作為CAN控制器和物理總線(xiàn)之間的接口．采用高速工作模式，用于提供總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送能力和CAN控制器差動(dòng)接收能力；MAX202E用于實(shí)現RS232電平到微控制器接口電路的TTL電平轉換。