利用RS232和CAN总线协议转换组建CAN控制网络

给出了一种基于内嵌CAN模块的DSP控制器和串行RS232的通信协议转换的原理及通信系统设计，实现了PC机与CAN总线节点之间的数据通信；详细介绍了本设计的工作原理，以及硬件电路和软件设计。本协议转换单元具有很好的灵活性和适应性，可以在由CAN总线设备组成的多机通信系统中广泛应用。 ### 利用RS232和CAN总线协议转换组建CAN控制网络 #### 概述 随着现代工业自动化水平的不断提高，数据传输技术在其中扮演着越来越重要的角色。特别是对于那些需要实现远程通信且保证实时性和可靠性的应用场景来说，RS232与CAN总线的结合使用提供了一个强大的解决方案。本文旨在探讨一种基于内嵌CAN模块的DSP控制器和串行RS232的通信协议转换原理及其通信系统的具体设计方法，并介绍其实现PC机与CAN总线节点之间的数据通信的过程。 #### 关键技术解析 ##### RS232与CAN总线的区别 RS232是一种常见的串行数据通信接口标准，适用于近距离的数据传输。然而，它的最大缺点在于通信距离有限（根据EIA标准，一般不超过15米），并且只能进行点对点通信，无法直接构成多点通信网络。相比之下，CAN总线则是一种更先进的串行数据通信协议，广泛应用于网络化测量技术中，能够支持更长距离的通信（最长可达10公里），并且能够轻松构建多点通信网络，具备良好的实时性和可靠性。 ##### 内嵌CAN模块的DSP控制器 文章提到的DSP控制器是TI公司的TMS320LF2407A芯片，该芯片集成了CAN和SCI模块，为实现RS232与CAN之间的协议转换提供了便利。CAN模块作为一个32位的外设模块，完全支持CAN2.0B协议，能够支持数据帧和远程帧，采用邮箱方式进行数据收发，并具有多种高级功能，如自动重发、错误检测等。 - **邮箱机制**：TI公司的CAN控制器采用了独特的邮箱机制，将一个CAN空间分为六个邮箱，每个邮箱占据32位存储空间，并通过寄存器进行控制。这种机制大大提高了数据传输的效率和灵活性。 - **SCI模块**：SCI模块（Serial Communication Interface）支持标准格式的异步外设之间的数字通信，可以通过RS232接口方便地进行DSP之间的或者与PC机之间的异步通信。 ##### 协议转换原理及硬件设计 为了实现RS232与CAN之间的协议转换，文中详细介绍了转换单元的设计原理。主要涉及以下几点： - **电平转换**：采用TI公司的RS232电平转换芯片将输入的5V电源电压转换成RS232所需的±12V电压。 - **CAN收发器**：采用直接使用5V供电的CAN收发器SN65HVD230，该收发器提供对总线的差动发送和接收功能，无需额外的电平转换。 - **通信流程**：上位机（PC）通过其串行接口发送数据产生RS232电平信号，经过电平转换后传送到DSP的SCI模块。随后，该模块将接收到的数据进行打包和转换，并通过DSP的CAN模块和CAN收发器发送到CAN总线上。挂载在CAN总线上的下位机节点在接收到数据后，会根据指令做出响应，并将反馈信息沿原路径返回至PC机。 #### 软件设计 在软件方面，实现一次完整的通信过程需要以下步骤： 1. **初始化程序**：包括SCI和CAN模块初始化及DSP系统的初始化。 2. **串行接收中断程序**：用于处理从RS232接口接收到的数据，并将其转换为CAN总线协议的数据帧。 3. **CAN接收中断程序**：处理从CAN总线接收到的数据，并将其转换回RS232格式。 4. **发送子程序**：负责将数据打包并发送到目标设备。 通过这种方式，不仅可以确保数据传输的准确性和完整性，还能提高系统的整体性能。 ### 结论 通过将RS232与CAN总线相结合，可以有效解决传统RS232通信距离短、无法形成多点通信网络的问题。利用TI公司的TMS320LF2407A芯片及其内置的CAN模块和SCI模块，不仅可以实现PC机与CAN总线节点之间的数据通信，还能构建起高性能的远程通信网络，具有很高的灵活性和适应性，在工业自动化领域有着广泛的应用前景。