基于CAN2. 0标准的CAN-串转换通信技术研究于素梅蔡祥宝（南京邮电大学电了科学与工程学院，南京210003）摘要：现场总线是自动化领域的计算机网络，已成为当今自动化领域技术发展的热点CAN总线是现场 总线的一种，它与串口之间的通信，是通过硬件电路的电平转换，和软件设计的数据处理实现的此方法 实现了双CAN功能，提高了通信的可靠性关键词：CAN总线；CAN设置；双CAN；串口RS232；看门狗1引言CAN （Controller Area Network）总线又称控制器局域网，是Bosch公司在现代汽车技术中领先推出 的一种多主机局部网它是一种串行通信网络，支持分布式实时控制，最大传输速度可达IMbit/s,最大 传输距离为10kmCAN规范已被ISO国际标准组织制订为国际标准，即CAN标准，现在最常用的是2. 0标准, 分为2. 0A^2. 0Bo其区别仅在通信数据位数，前者是11位的标准帧，后者是29位的扩展帧CAN协议建立 在国际标准组织的开放系统互连参考模型基础上的，主要工作在数据链路层和物理层，用户可在其基础上 开发适合系统实际需要的应用层通信协议而串口 RS232作为标准计算机串行接口，与CAN网的结构、 传输特性、通信协议等都不相同，所以导致不同设备间无法进行直接通信。
因此实现二者之间的直接信息 流交互成为问题的关键2原理这里采用嵌入式芯片STM32F103作为主控，CAN网和串口数据的转换是通过芯片相应管脚收发数据， 然后把转换后的数据发送出去的过程此方法实现了双CAN的功能，即通过继电器切换实现两个CAN切换使 用，相当于单刀双掷开关，这样增强了CAN的可靠性2. 1 CAN网切换通过芯片连接继电器的管脚拉高和拉低实现CAN网的切换，默认为低，是一路，当软件程序中写高时 就会拉高，则继电器切换到另外一路，实现双CAN的功能2.2 CAN-串通信协议转换CAN网设置是通串口发送的数据来实现的，即芯片STM32F103根据上位机串口发来的数据，把CAN属性 设置成相应的值这样就与上位机串口设置一致，便于观察与记录不仅美观还节省测试者的大量时间 串口 RS232互连总线接口主要功能是接口模块与PC机通信通信方式：信息以串行异步通信方式传送传输速率：11. 52kbit/so字节发送帧结构：按发送顺序依次为1个起始位，8个信息位，1个停止位串口发送数据步骤：先设置CAN,设置完把设置值回发给串口，串口接收到数据后表示CAN已设置完成，可 以进行数据通信，然后再发送数据。
当帧头为FE时表示设置CAN ,为FF时表示进行数据通信如串口发FE F0 Fl EF FE FE EF,则设置CAN,同时会把这组数据发给串口，串口接收到这组数之后，才可以进行CAN- 串转换通信设置CAN时串口发送数据为下表一所示：此处CAN波特率可有十个选择（如表A）,因为要实现CAN的正常通讯，通讯节点之间设置的波特 率必须相同所以用户可以根据自己的需要，设置自己的波特率表1设置CAN的数据帧头DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4OxFE波特率设置（见表A）OxFl： CANT 路OxFO： CAN-2 路OxFE：单滤波OxEF：双滤波OxFE：只听模式OxEF：正常模式 DATA5DATA6DATA7OxFE：标准帧OxFE：远程帧用户自定义OxEF：扩展帧OxEF：数据帧A）波特率DATA 1设置:OxFO：5k0xF5：125kOxFl：10k0xF6：250k0xF2：20k0xF7：500k0xF3：50k0xF8：800k0xF4：100k0xF9：IM3软硬件设计3.1硬件设计电原理图如下图1：OSC32 INcsca n\RKI-- 20VR PF-i- 21read 17 —write 18 GN» [9+33V ?2PA" g_24- 25£5 STM32F103VBT6PE2/TRCECKVDDJ PE3/TRACED0VSSJ PE4/TRACED1 PEI PE5/TRACED2 PEO:99GND12pF D5_OSC32_OW3?3 V _6— PE6/TRACED3 PB9.7—25MHZ pS RSTJtaPI r init可 5 I INITIIA8DBV-5 ....4 D5_RST_CPU PA2 __PA? 26GNTD 27C524D3_GNU312jrnCANLCAN-GbD J7G6K-2F-5VCON3~ MMBT9013LT1XS508JC0N3R500R500R500R500K2B o」I4虻师层 佬忍? r>5_R«T_“「)5 ITQGVBAT PB8PC13-ANTI_T&®WT(r PC14-OSC32JNPB7 PC15-OSC32ZOIPB6 VSS_5 PB5VDD15 PB4/JNTRS OSC_IN PB3/JTDC OSC_OUT PD7 NRST PD6PC0/ADCJN10 PD5 PCl/ADCZlNl 1 PD4 PC2/ADCJN12 PD3 PC3/ADCJN13 PD2 VSSA PD1VREF- PDOVREF+ PC12VDDA PCllPAO-WKUP PC10 PAI PA2PA14 PA3 —VSS_4VDD14PA4 PA13/JTMS/SW PA5 PA 12/C AN”PA6 PAI 1/CANIOC PA7 PA10/USART1 PC4 PA9/USART1 PC5 …PBO PB1 PB2/BOOT1PE7 PE8 PE9 PE10 PE11 PE12 PE13 PE14PE15 一一PB1O/USART3_TK15 PB11/USART3ZRK14 PB13 PB1234(u -7 (156104_GND—4S-+3.3v 50「_X_VREF+ T C521T C522luF lOnVREF- 36_ ds BoonP.A4 ?9PASPA6PA710uF/l^-MDS.BOOTO_92D5_PB6—9J_2 90D5_.INTRST；lL84D5ZJTDOR7PD686PD5 S5PD484P【)38?PD2 —82EDJ —8LPD0L L+3.3V11OU1RUN]3P5_TKn?3?8 D5ZRXD232.DlPB6®^+^()00-GNDTJ3EANHRXO-WLCANC79Z8—PA8PC9PC8PC7PC6 PD15 PD14 PD13 PD12 PD11PD10PD9PD8T1IHINVALI1：R1OU1FOFF+33VG6K-2F-5VG6K-2F-5V^2C_o^L-图1电原理图内部晶振：32KHZ；外部晶振：8MHZ；管脚配置：PA12为CAN_TX, PA11 为CAN_RX,PA10为USART_RX, PA11为USART_TX；复位电路模块：D54部分，MAX809R作为复位电路芯片；双CAN模块：D51部分，XS509和XS510是两路CAN, XS510是CANT路，为高时通，XS509是CAN-2路，为s低时通。
默认为低，是XS509通，当PD1管脚控制切换; 外部串口收发模块：D52部分； 电机模块：K2；找出错误原因，规范规定了看门狗稳为了保证CAN网的可靠性，并在错误出现时尽快定位错误设备, 定性保证措施，两个看门狗设备（独立看门狗和窗口看门狗）可用来检测和解决由软件错误引起的故障；当 计数器达到给定的超时值时，触发一个中断或产生系统复位，以防止程序意外跑飞这样为系统提供了更 高的安全性、时间的精确性和使用的灵活性3.2软件设计软件设计主要包括上位机和下位机的编写，上位机用的VC++平台，下位机用嵌入式IAR EWARM平台1) 上位机由于串口调试助手不具备通用性、局限性太大，很多时候不能满足设备的要求，因而此处上位机采 取新的方法，重新编写界面，不仅更加美观，同时对下位机CAN的设置也更加清晰明了，让用户一目了然， 使用起来十分方便2) 下位机下位机中CAN节点通信主要包括：串口初始化、CAN初始化、CAN报文转换为串数据和串数据转换为CAN 报文四部分下面就各部分作简要描述，以便大家在实际应用中参考在进行通信时，主控芯片STM32F103接收到CAN网的数据时，先转换成串口数据，然后再发出去给 上位机串口，串口的数据在界面中显示出来。
同理接收到串口发送的数据时，先转换成CAN数据，再发 出去给CAN网，可以用周立功的CAN卡进行监视CAN的转换可以为原样显示，也可以转换其他进制， 如八、十进制等，此处CAN设置为原样转换即CAN来的数据，在串口上是原样显示，串过来的数据在 CAN上原样显示这里帧ID也是原样传输的串初始化程序：USART_InitStructure. USART_BaudRate 二 115200;USART_InitStructure. USART_WordLength 二 USART_WordLength_8b;USART_InitStructure. USART_StopBits = USART StopBits l;USART_InitStructure. USART_Parity 二 USART_Parity_No;USART InitStrueture. USART HardwareF1owControl = USART HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure. USART_Mode 二 USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;CAN初始化设置：ttdefine USART_FRAME_HEAD OxFEttdefine USART_FRAME_HEAD1 OxFFif ((UsartRxBuffer [i]. Data[0])二二 USART_FRAME_HEAD) //设置CAN{ //此处举例帧格式if (UsartRxBuffer[i]. Data[5] = OxFE) {TxMessage. IDE = CAN_ID_STD;} //扩展帧else if (UsartRxBuffer [i]. Data[5] == OxFE) { TxMessage. IDE = CAN ID EXT; } //标准帧}CAN转换成串：if (RxMessage. IDE == CAN_ID_STD) //标准帧UsartTxBuffer[i]. Data[3] = (uint32_t)RxMessage. Stdld & OxFF;UsartTxBuffer[i]. Data[2] = (uint32_t)(RxMessage. Stdld >> 8) & 0x07;UsartTxBuffer[i]. Data[l] = 0;UsartTxBuffer[i]. Data[0] = 0;else {•・• } //扩展帧。