CAN-RS232通信转换模块的设计与实现

CAN-RS232通信转换模块的设计与实现

摘要：设计了一个结构简单、使用方便、应用面广的CAN节点与RS232串口通信转换模块．详细介绍了该模块的工作原理和实现方法，即通过软硬件相结合实现电平标准和通信协议的转换，从而完成两者之间的信息传输.

1 引言
    RS232作为标准的计算机串行接口已被广泛使用，与此同时，随着现场总线技术的飞速发展，具有实时性好、可靠性高、结构简单等优点的CAN总线在测控系统中也越来越多地被采用。但由于两者的总线结构、通信协议及传输特点各不相同，因而给不同设备之间的连接带来诸多不便，因此，如何以最简单的方式实现CAN节点与RS232串行口的通信就成为工程实践中一个不可回避的问题。
    本文采用典型的不具备CAN通信能力的AT89C51单片机作为微处理器，设计了一个简单、实用的通信转换模块。该通信转换模块具有体积小、结构简单、通用性好、使用方便等特点。

2 工作原理
    CAN-RS232通信转换模块通过硬件威廉希尔官方网站 的电平标准转换和软件编程的通信协议转换实现相关功能。
2.1 电平标准转换
    RS232采用的不是TTL电平的接口标准，而是负逻辑，即逻辑“1”为-3 V—-15 V：逻辑“0”为+3 V－+15 V;而CAN总线是采用“显性”和“隐性”两个互补的逻辑值表示“0”和“1”，其信号是以两线之间的“差分”电压形式出现的。这样导致两总线之间的信号电压不匹配．无法直接进行正常的通信，因此．需要相应的硬件接口威廉希尔官方网站 实现电平标准转换。

2.2 通信协议转换
    RS232通信属于异步串行通信，一般为两点传输 其每帧的数据格式通常为：起始位+数据位+奇偶校验位(可省略)+停止位；每个数据包的格式通常为：数据包头+数据字节+校验和(溢出不计)。而CAN通信属于总线通信，可以同时存在多个节点，因此通信协议相对也比较复杂，这里以标准帧传输为例，其数据格式通常如表1所列。因此，需要软件处理实现通信协议的转换。
  

3 硬件设计
    模块采用Atmel公司生产的AT89C51型单片机作为微处理器．采用SJA1000和TJA1050分别作为CAN控制器和驱动器．采用MAX202E作为RS232串行接口驱动器，其硬件连接威廉希尔官方网站 图如图1所示。
  
    AT89C51采用外接晶体振荡器提供时钟输入．通过并行地址／数据复用的方式访问CAN控制器SJA1000．P2.0引脚作为片选端口；SJA1000作为CAN控制器，也采用单独的外部时钟输入，由于集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的帧处理， 其地址为0x00－0xFF：TJA1050作为CAN控制器和物理总线之间的接口．采用高速工作模式，用于提供总线的差动发送能力和CAN控制器差动接收能力；MAX202E用于实现RS232电平到微控制器接口威廉希尔官方网站 的TTL电平转换。

4 软件设计
    模块的软件设计主要包括RS232通信程序和CAN通信程序两部分，采用中断方式。其中，RS232通信数据传输的波特率为115200 bit/s，数据格式为1位起始位、8位数据位、1位停止位；CAN总线的传输波特率为500 kbit/s，采用PeliCAN模式的标准数据帧格式．每条报文的标识符ID为11位，有效数据为0－8个字节。其软件流程如图2所示。
  
    在RS232中断程序中，微处理器对接收的串口数据进行处理后提取出数据字节，通过增加帧结构信息、帧类型、字节长度和标识符等生成CAN报文格式．然后由CAN控制器的发送缓冲区发送出去；
    在CAN中断程序中．微处理器对接收的有效CAN报文进行解析，提取出字节长度和字节内容，通过增加数据头、数据尾和校验和转换为RS232通信格式，完成数据传输。

5 结束语
    该设计已应用于笔者开发的项目一某型低空红外预警系统。用CAN—RS232通信转换模块将CAN总线收到的角度传感器测出的空中目标方位角和高低角(10 ms一组测角、波特率为500 kbifs)实时转换为RS232(波特率为115200 bit/s)串行口数据，使主控计算机(PC104工控机)接收、处理和显示；同时将RS232输出的主控计算机命令转换为CAN总线数据。经实践证明，该模块工作稳定、可靠，且成本低，完全能够满足系统的指标要求．取得了良好的应用效果