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1、基于CAN总线的通信转换器的设计摘要：随着在工业中使用的各种电子设备和控制设备的大量应用，基于现场总线的通信网络产生。CAN总线与用在现有串行通信的正常总线RS-232之间的连接，可以实现构建多点网络和远距离通信。本文讨论了RS-232和CAN总线之间的转换方法，并介绍了通信转换器新的设计和调试。为了克服来自总线配置和各种控制器的通信协议所带来的逻辑矛盾或冲突，在转换器中，选择了独立的总线控制器SJA1000与单片机AT89C51来构成CAN总线的智能节点；利用MAX232来完成从232到微控制器接口卡的TTL的电平转换；提供总线的差动发送功能和CAN控制器的差分接收功能。RS-232在ISM（工业，科学，医学）领域有着不凡的工作且具有内置的UART（异步串行接收）接口，其结合CAN，能快速、准确地实现PC机串行接口和CAN总线之间的数据通信。通过调试检查，该设计有一些长距离直接通信的优点，高通信速度，简单的配置，低成本。由于简单的配置和低成本的原因，它可以取代目前市场中高价格的CAN接口卡。关键词–通信，协议，CAN总线，RS-232，SJA1000I．引言电力系统历来都是一个有着。

2、最高的自动化程度的生产部门。基于总线的控制系统将逐步取代分散控制系统，成为我国电子系统自动化的主导设备。由于对RS-232通信距离短（根据EAT/TAI-232标准，只有15米），只能点对点通信，就不能建立多点通信的网络。CAN总线是用在网络测量技术的串行数据传输通信协议之一。RS-232是广泛的用在串行通信的普通总线。各种计算机，外部设备和测量设备可以通过它方便的有机地连接，进而形成一个测控系统。但是，因为它的低速，短距离传输并且它可以使接口信号间串扰。它不能在工业控制直接使用。总线在工业上已经得到了认可，因高性能，高可靠性和独特的设计而出名。例如，在奔驰s型的汽车中使用了系统;一些美国企业已经将CAN总线作为内部总线，应用到产品线及机床。同时，因为CAN总线能提供更多的安全，它在许多领域都有广泛的应用，如医疗、纺织机械、电梯控制等。II．系统综述首先，为了确定节点控制量的数量、类型、信号特征，应当定义每个节点的功能，这是进行控制系统实现组网的第一步。其次，应该选择节点控制器及其相关组件。因为每个节点的功能相对单一，数据量也很小，对CPU的需求大大降低，这可以通过89C51实现。CA。

3、N总线的部件，主要由控制器端口，用作82C250的总线收发器和I/O部件构成。最后，根据CAN总线中物理层的协议，以选择总线的介质，设计布线项目，并将其连接到控制网络。A.RS-232和CAN总线之间的能力比较工业设施的通信往往涉及到大量的硬件和软件产品。它用于连接标准计算机平台和工业自动化应用设施之间的协议。此外，使用的设施和协议是不同的。因此，人们希望大多数自动应用设备可以进行简单的串行命令，特别希望这些命令与PC机或附加的串行端口板上的标准串行端口兼容。在PC和通信行业有着最广泛应用的RS-232是串口之一。RS-232被定义为一种可以通过降低速度来增加串行通信的通信距离的单端标准。由于发送端口和RS-232接收器之间的公共信号地，它不能使用具有两个端口的信号。否则，共模噪声会耦合到信号系统。CAN是一个现场总线，它在国际上有着最广泛的应用，全名为“控制器区域网络”。作为一种多主机方式的串行通信总线，作为一种多主机方式的串行通信总线，CAN的基本设计标准要求高速度和更好的抗电磁干扰的能力，甚至要求检查在通信总线中产生的任何错误。当信号通信的距离达到了10公里，仍然可以提供50kb。

4、it/s的数字通信速度[3]。表I显示了CAN总线的任意两个节点的大多数通信和定位速度之间的对应关系。表1两个节点之间在CAN总线上最远距离定位速度(kbps)1000500250125100最远距离(n)40130270530620定位速度(kbps)5020105最远距离(n)13003300670010000B.CAN和RS-232转换器的系统组成在设计将RS-232转变成CAN的过渡设备用单片机AT89C51作为CAN的微处理器，SJA1000作为CAN的微控制器时。如图1所示。SJA1000可以处理通信数据的帧以整合CAN协议中物理层和数据链路层功能[5]。作为CAN控制器和物理总线之间的接口，PCA82C250用于提供总线的差分发送和CAN控制器的差动接收。有三种不同的工作方式可以通过PCA82C250的引脚3（高速，斜率控制，准备）来进行选择。当第3脚接地时，工作在高速。Max用来完成从RS-232到微控制器接口芯片的电平转换。图1系统集合框架来用实现RS-232电平转换的RS-232电平转换芯片，，可以切换+3.3V的输入电源电压为±10V的电压，以满足RS-232输出。

5、电平的要求。在该电路中，MAX232作为一种其符合RS-232标准的驱动芯片用于处理串行通信。MAX232芯片有许多优点，如低功耗，高完整性，具有+3.3V以及两个通道接收和发送的电源。微控制器主要由单片机AT89C51构成，同时有MAX232与AT89C51之间不必要的追加电平转换电路。在部分的CAN控制器，采用的是总线驱动器82C250，是CAN控制器和物理总线之间的接口，以实现总线差分发送和接收的功能。也有AT89C51和SJA1000，SJA1000与82C250之间不必要的追加电平转换。这是应得的电路简单、安全性高。在微处理器的控制中，当RS-232和CAN的数据进行交换时，它采用串行接收和CAN中断来提高工作效率。主要归纳了工作的设置、时钟分频的寄存器和滤波器的检查、波特率参数和中断允许的寄存器。根据系统的总体设计，系统硬件部分由以下几个部分组成。双向232输入RS-232收发r51C89CAN输出MHZ16晶振CAN收发rCAN控制rMHZ11.0592晶zhen振1）微处理器：目前两类CAN总线设备都非常受欢迎。一类是独立的CAN控制器，如82C250，SJA1000及。

6、Intel82526/82527等;另一种是CAN微控制器芯片，如R8XC582和16位微控制器87C196CA/CB。根据目前的市场，开发工具和任务的实际要求，智能节点系统都选择了AT89C51单片机作为微处理器。2）CAN控制器：CAN控制器选择SJA1000作为控制器。作为一种具有高集成度的CAN控制器，SJA1000具有多主机的一些功能，总线访问优先级，单元化和广播消息和硬件滤波。SJA1000有许多新功能：邮件接收并发送标准帧和扩展帧;64字节FIFO的接收;标准帧和扩展帧都提供了单/双接收滤波器;有读/写功能的错误计数器;可编程的错误报警限制;最近错误代码的注册;任何CAN错误都能提供错误中断;带有定向损失仲裁功能的损失仲裁中断;单一发送模式（不存在错误或损失仲裁）;只监听模式（监控CAN总线，无反应，无错误标志）；支持热插拔。因此，在系统的智能接口处选择SJA1000作为CAN控制器。3）CAN总线收发器：CAN总线接收选择PCA82C250为总线接收。PCA82C250是CAN协议控制器和物理总线之间的接口。82C250可以为总线提供不同的发送能力，为CAN控制器提供不。

7、同的接收能力甚至可以与“ISO11898”标准完全兼容。PCA82C250的目的是增加通信距离，提高系统的抗干扰能力，保护总线，降低了射频干扰（RFI），以实现热保护，等等。III．系统硬件的电路设计系统的硬件电路主要由RS-232电平转换电路，控制器和CAN的收发器构成，硬件设计中的PCB集成电路如图2所示。A.每个部分的详细设计图2硬件集成电路板设计作为一个独立的电平转换控制器，这种智能传感器涉及到在线获取电能，智能开关在发送和接收模式，通信模式设定，RS-232电平转换和其他方面。材料说明如下：1）RS-232电平转换电路：由于采用外部供电方式，则必须从RS-232接口获取电能以实现对室内设备的供电。在正常的RS-232接口的定义中，TXD，TRS和DTR都是是RS-232的电平输出。在计算机数据采集和工业的系统设施中，RS-232接口是最常见的通信标准。规定的双极性电平数据“0”和“1”的含义是由和RS-232标准接口的电压幅值和电平极性共同表达的。在任何情况下，最大值是±15V；在RS-232标准接口中定义了4个逻辑电平。在输入中，规定+3v~+15v为数据“0”并控制连接状。

8、态下的电平线，而-3V~-15V为数据“1”并控制断开状态下的电平线。当水平绝对值在3V以下，则是不确定的状态。在输出端，规定+5V~+15V的数据“0”并控制连接状态下的电平线，而5V~-15V为数据“1”并控制断开状态下的电平线。当水平绝对值在5V以下，则是不确定的状态。RS-232规定的逻辑电平是不同于目前的微处理器和单片机的。因此，它应该转换在实际应用中微处理器与RS-232之间的电平。这种转换应该由在设计中的MAX232完成。2）接收和发送：AT89C51单片机为模块的核心，可以完成CAN总线的应用层功能。它选用片上[2]具有256字节的RAM，8K的FlashROM，5个中断源，4个电流I/O的AT89C51作为主控制器，对于程序中引用的消息队列，它将静态RAM扩展为8K，选用SJA1000作为具有基本工作模块的独立CAN控制器。它选择PCA82C250作为CAN收发器，它可以连接CAN控制器到属于控制电路和物理传输电路的接口的CAN物理网络。为了隔离适配器和总线电，SJA1000与PCA82C250相连。为达到分离的目的，SJA1000的内部寄存器应被映射到外部寄存器。M。

9、AX232是一种在TTL/COMS电平与EIA-232电平之间的转换装置，EIA-232电平可以连接单片机的UART和微型计算机的COM实现两者的全双工通信。3）走进SJA1000：应注意SJA1000的一些使用条件。SJA1000与单片机之间没有通用的复位电路，却控制单片机的I/O。SJA1000的复位可通过软件方便的由单片机控制。当SJA1000的地址/数据终端连接单片机的P0端口时，将不再需要的具有地址锁存功能的锁存器。SJA1000的TX1脱离实际，RX1的电位必须保持0.5vcc，否则，就不能形成CAN要求的逻辑水平。总线中阻值为120欧姆的两个电阻不可忽略，因为他们对匹配总线阻抗非常重要。如果没有它们，系统的通信安全性和抗干扰能力将大大降低，甚至不能正常工作。4）CAN总线节点电路的实现：网络中的节点信息可以分为不同的优先级来满足不同的实时要求。多主机模式下的CAN，网络中的任何节点在任何时间都可以直接向其他节点发送消息，没有主从节点的差异。当许多节点同时发送消息到总线时，CAN选择非破坏性的总线仲裁技术。低优先级的节点将依次发送，而较高优先级的节点将不受任何影响的正常发送。

10、，以节约冲突仲裁的时间在发送时，丢失的套利或将被错误自动地重新发送到锅中的帧。CAN的直接通信距离长达10公里（速度在5kbps以下），通信速度最大为1Mbps（这里，通信距离最大40m）。CAN中每一帧的消息都有CRC校验和其他的调试措施来保证低错误率。在严重错误的情况下，CAN有自动的关闭现有总线以使其他节点不受任何影响的功能。B．在硬件设计中应解决问题硬件电路设计中会出现一些问题，如下所示。1）MAX232和串口之间的连接电路：图3是MAX232和计算机串口的连接电路。串行端口的第二个引脚是连接到MAX的第9或14个引脚的接收器，第三个引脚是连接到MAX的第13或8个引脚的发射端。无线发送模块的数据终端连接到10个或11个引脚。2）AT89C51单片机和CAN控制器，接收器的连接：SJA100的AD0至AD7连接AT89C51的P0，而INT连接P3.2；CS连接P2.7；RD连接P3.7；WR连接P3.6；ALE连接ALE/PROG；SJA1000的RX0和TX0分别和PCA82C250连接。图3MAX232与计算机串口之间的连接电路作为CAN总线收发器，PCA82C250是CA。