基于A(yíng)Tmega16的CAN總線(xiàn)轉RS232設計

作者：時(shí)間：2013-09-13 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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CAN（Controller Area Network）總線(xiàn)是德國B(niǎo)OSCH公司為解決現代汽車(chē)中眾多控制與測試之間的數據交換開(kāi)發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議，是一種多主方式的串行通信總線(xiàn)。CAN總線(xiàn)是一種開(kāi)放式、數字化、多點(diǎn)通信的控制系統局域網(wǎng)，具有通信速率高、傳輸時(shí)間短、傳輸距離遠、糾錯能力強、控制簡(jiǎn)單、擴展能力強以及性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，是目前國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。但是目前PC機普遍配置RS232串行通信接口，沒(méi)有CAN總線(xiàn)接口。實(shí)際中很多設備帶有RS-232接口沒(méi)有CAN總線(xiàn)接口，為了方便具有RS-232接口的設備與CAN總線(xiàn)的數據通信，本文完成了基于單片機ATMega16控制的CAN總線(xiàn)與RS-232轉換器電路設計和軟件設計，實(shí)現了CAN總線(xiàn)數據與RS-232接口設備的數據傳輸。

一、簡(jiǎn)述CAN總線(xiàn)與RS232協(xié)議

CAN作為一種多主方式的串行通訊總線(xiàn)，其基本設計規范要求高位速率和較高的抗電磁干擾性能，而且要能夠檢測出通訊總線(xiàn)上產(chǎn)生的任何錯誤。當信號傳輸距離達10km時(shí)，CAN仍可提供高達5kbit/s的數據傳輸速率。表1為CAN總線(xiàn)上任意兩個(gè)節點(diǎn)之間最大傳輸距離
與其位速率之間的對應關(guān)系。

由此可見(jiàn)，無(wú)論從實(shí)時(shí)性、適應性、靈活性，還是可靠性上來(lái)看，CAN總線(xiàn)都是一種比較優(yōu)秀的串行總線(xiàn)。當兩臺串口設備的相距較遠，不能直接用RS-232把它們連接起來(lái)時(shí)，就可以把RS-232轉換為CAN，通過(guò)CAN總線(xiàn)來(lái)實(shí)現串口設備的網(wǎng)絡(luò )互連。

表1 CAN總線(xiàn)系統任意兩節鼎足之勢之間的最大距離

RS-232和CAN在電平和幀格式上都是很大的不同。具體表現如下：RS-232標準電平±（3V～15V）之間。而CAN信號則使用差分電壓傳送，兩條信號線(xiàn)稱(chēng)為“CAN_H”和“CAM_L”，靜態(tài)時(shí)均為2.5V左右；RS-232串口的幀格式為：一位起始位，八位數據位，一位可編程的第九位，一位停止位。而CAN的數據幀格式為：幀信息+ID+數據。

二、CAN總線(xiàn)轉RS232總體設計

CAN總線(xiàn)轉2 3 2 的接口硬件電路，主要選用MAX232、ATMega16、SJAl000和MCP2551設計實(shí)現。

其原理框圖如圖1所示。

三、轉換器硬件設計　　

3.1 主控制器設計

主控制器選擇ATMEL公司的ATMega16作為主處理器，該芯片是一個(gè)低電壓，高性能單片機，片內含可反復擦寫(xiě)的EEPROM和隨機存取數據存儲器(RAM)，兼容標準MCS-51指令系統。

ATMega16有44個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向I／0端口，同時(shí)內含3個(gè)外中斷口，2個(gè)8位和1個(gè)16位可編程定時(shí)計數器，1個(gè)全雙工串行通信口，ATMega16可按常規方法進(jìn)行編程，也可在線(xiàn)編程。ATMega16的4腳接復位電路，低電平有效；9，10腳接MAX232的數據接收／發(fā)送端；PD口腳接SJAl000的控制端端；7，8腳接晶振電路；PB口接SJAl000的復用地址／數據總線(xiàn)。

3.2 MAx232電路設計

選擇MAX232芯片作為RS232與CAN總線(xiàn)的電平轉換器。MAX232是一種電平轉換驅動(dòng)器，提供TTL與RS232電平的轉換。其13、14腳接到232接口的2、3針；11、12腳接到單片機的接收、發(fā)送端。