基于STM32F1O5的CAN總線中繼器的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：提出了一種用MCU自帶的雙CAN接口實現(xiàn)CAN總線中繼器的設(shè)計方法，并給出了基于STM32F105的CAN總線中繼器的軟硬件實現(xiàn)方案。采用單CPU的設(shè)計可以很好地解決兩個CAN接口的主從狀態(tài)轉(zhuǎn)換，使系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、實時性高等特點。
關(guān)鍵詞：CAN總線；中繼器：STM32F105；CAN控制器；

0 引言
CAN總線最初是為了解決汽車內(nèi)部的信號傳輸問題而提出來的，目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制單元、智能樓宇單元、礦業(yè)控制通訊、遠程通訊節(jié)點等控制領(lǐng)域。受到CAN收發(fā)器的閑宣，總線上掛接的節(jié)點不能超過110個，兩個節(jié)點間的最大通訊距離為10km，掛在總線上的節(jié)點要通訊必須具有相同的波特率。
為了能夠在總線上掛接更多的節(jié)點，增加通信距離以及使具有不同波特率的節(jié)點或網(wǎng)絡(luò)間進行通信，本文提出了一種使用具有雙CAN口的MCU實現(xiàn)的CAN總線中繼器。該中繼器可大大縮短采用兩個CPU時CAN接口的主從狀態(tài)切換和CPU間通信的時間，提高系統(tǒng)的實時性。

1 CAN中繼器硬件的設(shè)計
1．1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
本文設(shè)計的CAN總線中繼器的系統(tǒng)框圖如圖1所示。此中繼器以帶有雙CAN接口的STM32F105為核心，外圍電路主要由光電隔離電路、DC ／DC電路、CAN收發(fā)器、狀態(tài)顯示電路、波特率設(shè)置電路、ID設(shè)置電路和電源電路組成。光電隔離電路采用高速光耦將主控電路CPU的I／O口和收發(fā)器進行電氣隔離，可消除總線上的噪聲對主控電路的干擾；為了能使總線和主控電路完全的電氣隔離，用DC／DC隔離電源單獨對CAN收發(fā)器電路部分供電；狀態(tài)顯示電路指示當(dāng)前各個CAN口的收發(fā)狀態(tài)；波特率設(shè)置電路可分別設(shè)置兩個CAN接口的波特率；ID設(shè)置電路可根據(jù)用戶需求設(shè)置當(dāng)前CAN中繼器的ID；電源電路主要將輸入的9～36V的直流電壓轉(zhuǎn)成5V和3．3V兩種電壓，分別給DC／DC電路和主控電路供電。CAN總線A上的各節(jié)點發(fā)送的信息經(jīng)過CAN收發(fā)器將差分信號轉(zhuǎn)換為TTL電平的報文，經(jīng)過隔離后進入主控CPU，主控CPU將收到的CAN報文進行ID過濾后由另一個CAN接口經(jīng)過光電隔離傳送到另一路的CAN收發(fā)器，CAN收發(fā)器將TTL電平的報文轉(zhuǎn)換為差分信號后發(fā)送到CAN總線B上。
圖1 CAN總線中繼器系統(tǒng)框圖