基于單片機控制的CAN與RS-232轉換器的研究與設計

　　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。

　　基于CAN總線(xiàn)的CAN控制器具有完成CAN總線(xiàn)通信協(xié)議所要求的全部必要功能，因此CAN控制器與其它微處理器的接口成為設計CAN總線(xiàn)系統的首要工作。實(shí)際中很多設備帶有RS-232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。

　　2．基于單片機控制的CAN總線(xiàn)與RS-232轉換器電路設計

　　CAN總線(xiàn)與RS-232轉換器電路包括：主控制模塊、RS-232接口轉換電路和CAN控制模塊3個(gè)主要部分。

　　主控制模塊的功能是處理CAN總線(xiàn)以及RS-232接口的數據通信和控制，本設計應用AT89C51完成對轉換器各個(gè)接口的控制，實(shí)現CAN總線(xiàn)和RS-232接口兩種協(xié)議數據幀的轉換，使用帶有SPI總線(xiàn)接口的X25045實(shí)現硬件看門(mén)狗功能。主控模塊電路如圖1所示。

　　RS-232接口電路由MAX232芯片構成，實(shí)現將單片機串口的TTL電平與RS-232電平的相互轉換，完成RS-232接口信息的輸入輸出傳輸。

　　CAN控制器模塊，主要完成CAN協(xié)議的物理層和數據鏈路層協(xié)議的實(shí)現。其中物理接口采用PCA82C250芯片實(shí)現物理層的電平轉換和傳輸。CAN控制器使用SJA1000芯片，完成數據鏈路層功能，實(shí)現CAN總線(xiàn)信息的輸入輸出傳輸。

　　AT89C51是CAN總線(xiàn)與RS-232轉換器的控制器，提供以下標準功能：4k字節Flash閃速存儲器，1000次可擦寫(xiě)周期，三級加密程序存儲器，128字節內部RAM，32個(gè)I/O口線(xiàn)，兩個(gè)16位定時(shí)/計數器，一個(gè)5向量中斷結構，一個(gè)全雙工串行通信口，片內振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，支持兩種軟件可選的節電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時(shí)/計數器、竄行通信口及中斷系統繼續工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止所有部件工作直到下一個(gè)硬件復位。

　　AT89C51使用的晶振信號由SJA1000提供（SJA1000用24MHz的片外晶振），SJA1000的CLKOUT引腳接入MCU的XTAL1引腳。

　　由于CAN總線(xiàn)速率與RS-232接口速率并不相同，因此本設計中增加了片外RAM芯片6116，用作轉換雙方的數據緩沖區。設計中使用P2.7接反向器連接6116的片選端，所以接口轉換電路中的片外RAM的起始地址實(shí)際上應為0X8000。

　　2.1 AT89C51與RS-232轉換接口電路設計

　　應用MAX232芯片構成RS-232的接口轉換電路，實(shí)現AT89C51串口的TTL電平與RS-232電平的相互轉換。其中R1out和T1in引腳接單片機的RXD引腳和TXD引腳，R1in和T1out作為RS-232接口輸出連接標準DB9接口的引腳2和引腳3。DB9接口引腳5接地。為了使MAX232芯片正常工作，還需要外接4個(gè)1μF的電容用于芯片升壓，以完成電平轉換。