摘要：闡述了can總線在232串口設(shè)備遠程通信或自組網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，介紹了can到rs-232轉(zhuǎn)換裝置的軟硬件設(shè)計方法。重點對軟件設(shè)計中can波特率的設(shè)置、串口波特率的自動檢測以及數(shù)據(jù)流控制等作為詳細的敘述。

    關(guān)鍵詞：can 波特率 流控制

    1 引言

    工業(yè)設(shè)備通信通常涉及到很多硬件和軟件產(chǎn)品以及用于連通標準計算機平臺（個人計算機或工作站）和工業(yè)自動化應(yīng)用設(shè)備的協(xié)議，而且所使用設(shè)備和協(xié)議的種類繁多。因此，大部分自動化應(yīng)用設(shè)備都希望執(zhí)行簡單的串行命令，并希望這些命令同個人計算機或者附加的串行端口板上的標準串行端口兼容。rs-232是目前pc機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。rs-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。由于rs-232的發(fā)送端與接收端之間有公共信號地，所以它不能使用雙端信號，否則，共模噪聲會耦合到信號系統(tǒng)中。rs-232標準規(guī)定，其最大距離僅為15m，信號傳輸速率最高為20kbit/s。

    can，全稱為“controller area network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，一個由can總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)受到網(wǎng)絡(luò)硬件電氣特性的限制。can作為一種多主方式的串行通訊總線，其基本設(shè)計規(guī)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上產(chǎn)生的任何錯誤。當信號傳輸距離達10km時，can仍可提供高達50kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。表1為can總線上任意兩個節(jié)點之間最大傳輸距離與其位速率之間的對應(yīng)關(guān)系。

    表1 can總線系統(tǒng)任意兩節(jié)鼎足之勢之間的最大距離

    由此可見，無論從實時性、適應(yīng)性、靈活性，還是可靠性上來看，can總線都是一種比rs-232更為優(yōu)秀的串行總線。當兩臺串口設(shè)備的相距較遠，不能直接用rs-232把它們連接起來時，就可以把rs-232轉(zhuǎn)換為can，通過can總線來實現(xiàn)串口設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互連。

    但是，rs-232和can在電平和幀格式上都是很大的不同。具體表現(xiàn)如下：

    rs-232標準電平采用負邏輯，規(guī)定+3v～+15v之間的任意電平為邏輯“0”電平，-3v～-15v之間的任意電平為邏輯“1”電平。而can信號則使用差分電壓傳送，兩條信號線稱為“can_h”和“cam_l”，靜態(tài)時均為2.5v左右，此時的狀態(tài)表示為邏輯“1”，也可以叫做“隱性”；用can_h比can_l高表示邏輯“0”，稱為“顯性”。顯性時，通常電壓值為：can_h=3.5v，can_l=1.5v；

    rs-232串口的幀格式為：一位起始位，八位數(shù)據(jù)位，一位可編程的第九位（此位為發(fā)送和接收的地址/數(shù)據(jù)位），一位停止位。而can的數(shù)據(jù)幀格式為：幀信息+id+數(shù)據(jù)（可分為標準幀和擴展幀兩種格式）。

    因此，設(shè)計時就需要有一個微控制器來實現(xiàn)電平和幀格式等的轉(zhuǎn)換。其轉(zhuǎn)換方式如圖1所示。

    2 rs-232到can轉(zhuǎn)換的硬件設(shè)計

    在設(shè)計rs-232到can的轉(zhuǎn)換裝置時，用單片機at89c52作為微處理器；用sja1000作為can微控制器，sja1000中集成了can協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可被動局面對通信數(shù)據(jù)的幀處理；at82c250作為can控制器和物理總線之間的接口，用于提供總線的差動發(fā)送能力和can控制器的差動接收能力，通過at82c250的引腳3可選擇三種不同的工作方式（高速、斜率控制和待機）。其中引腳3接地時為高速方式；高速光隔用6n137實現(xiàn)，其作用是防止串入信號干擾；max232用來完成232電平到微控制器接口芯片ttl電平的轉(zhuǎn)換。具體的硬件接口電路參見sja1000的有關(guān)資源，這里不再多做說明。但有以下幾點需要注意。

    （1）can總線兩端接有一個120ω的電阻，其作用是匹配總線阻抗，提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠行。但實際上只需保證can網(wǎng)絡(luò)中“can_h”和“can_l”之間的跨接電阻為60ω即可。

    （2）sja1000的20引腳rx1在不使用時可接地（具體原因見軟件設(shè)計），配合cdr.6的置位可使總線長度大大增加。

    （3）引腳tx0、tx1的接法決定了串行輸出的電平。具體關(guān)系可參考輸出控制寄存器ocr的設(shè)置。

    （4）at82c250的rs引腳與地間接有一個斜率電阻。電阻大小可根據(jù)總線通信速度作適當調(diào)整，一般在16kω～140kω之間。

    （5）ma