串口数据转CAN帧格式详解

MCU没有CAN或CAN接口数量不够怎么办？目前市面上有串口转CAN的相关模块或设备，但大家知道串口转CAN是如何实现的吗？转换后的帧格式是如何的？本文将为大家详细介绍串口经过转换后的CAN帧格式与注意事项。

适用场景

串口转CAN模块在什么时候需要用到呢？一是老产品面临升级，需要用到CAN总线通信，但硬件平台中的MCU没有集成CAN总线的控制器。二是选用的MCU已经包含CAN总线接口，但数量上不能满足项目需求。若出现类似以上两种情况且MCU有闲置串口，则可以选用串口转CAN模块解决。

图1 应用行业

使用方法

该类模块可以很方便地嵌入到具有UART接口的设备中，在不需改变原有硬件结构的前提下使设备获得CAN-bus通讯接口，实现具有UART设备和CAN-bus网络之间的数据通讯。工业级的转换模块内部还包括实现带隔离的CAN和UART转换所必须的模拟和数字器件、光电耦合器、DC/DC变换器、CAN-bus接口等。

图2 产品架构

转换说明

CSM100系列模块提供3种协议转换方式：透明转换、透明带标示转换、自定义协议转换。下面以CSM100系列的模块简述模块的透明转换格式。

该模式下，CSM100接收到一侧总线的数据就立即转换发送至另一总线侧。该模式下的模块数据转换效率最高，能承担较大流量的数据传输。串行帧转CAN帧时，模块将来自串口的数据直接打包，并插入预先配置的CAN帧信息、帧ID一同作为一帧数据发送到总线上。同理，来自CAN总线上的数据将按顺序拆分为字节流发送到串口上，字节流的前几个字节为该CAN帧的信息。

图3 转换方式

说到这，大家肯定有个疑惑，CAN帧的信息及CAN帧ID是如何表示的呢？

帧信息主要用来区分标准帧、扩展帧，长度为1个字节。在“自定义协议转换”中，标准帧固定为 0x00， 扩展帧固定为 0x80； 在“透明转换”“透明带标识转换” 中， 标准帧为 0x0_，扩展帧为 0x8_，其中“_” 代表每个帧中的数据域长度， 范围为 0~8。

标准帧的帧ID拆分为2个字节表示，扩展帧的帧ID拆分为4个字节表示。如果实际配置时给帧ID预留的只有一个字节且帧类型为扩展帧，方向是CAN帧转串行帧，那么将只能得到帧ID的高8位。如果实际配置时给帧ID预留的只有一个字节且帧类型为扩展帧，方向是串行帧转CAN帧，那么将帧ID的高8位正常填充，其他三字节全补零。

图4 帧ID转换说明

假设配置的转换成的CAN报文帧信息为“标准帧”，配置的帧ID1，ID0分别为“0x01，0x23”，串行帧的数据为01，02，03，04，05，06，07，08共8个字节，那么转换格式如图5。CAN报文的帧ID为0x0123（用户配置），帧信息：标准帧（用户配置），串行帧中的数据部分将不作任何修改地转换到CAN报文中。

图5 串行帧到CAN帧

假设CAN报文中帧ID1为0x01，帧ID0为 0x23，数据为0x12，0x34，0x56，0x78，0xab，0xcd，0xef，0xff，则CAN报文和转换后的串行帧如图6。CAN报文的帧信息（0x08）转换到串行帧中的第1个字节（0x08），CAN报文中的ID：0x0123依次转换到串行帧中的第2个字节（0x01）及第3个字节（0x23）。CAN报文的数据域将不作任何修改地转换到串行帧中的数据部分。

图6 CAN帧到串行帧

总结

以上为串口转CAN透明格式下的转换方式，后续笔者将新增透明带标示转换、自定义协议转换以及moudbus转换的内容，欢迎持续关注。