基于單片機(jī)控制的CAN與RS-232轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計(jì)

　　CAN（Controller Area Network）總線是德國BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制與測試之間的數(shù)據(jù)交換開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，是一種多主方式的串行通信總線。CAN總線是一種開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的控制系統(tǒng)局域網(wǎng)，具有通信速率高、傳輸時(shí)間短、傳輸距離遠(yuǎn)、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、控制簡單、擴(kuò)展能力強(qiáng)以及性價(jià)比高等特點(diǎn)，是目前國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。

　　基于CAN總線的CAN控制器具有完成CAN總線通信協(xié)議所要求的全部必要功能，因此CAN控制器與其它微處理器的接口成為設(shè)計(jì)CAN總線系統(tǒng)的首要工作。實(shí)際中很多設(shè)備帶有RS-232接口，為了方便具有RS-232接口的設(shè)備與CAN總線的數(shù)據(jù)通信，本文完成了基于單片機(jī)控制的CAN總線與RS-232轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了CAN總線數(shù)據(jù)與RS-232接口設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。

　　2．基于單片機(jī)控制的CAN總線與RS-232轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)

　　CAN總線與RS-232轉(zhuǎn)換器電路包括：主控制模塊、RS-232接口轉(zhuǎn)換電路和CAN控制模塊3個(gè)主要部分。

　　主控制模塊的功能是處理CAN總線以及RS-232接口的數(shù)據(jù)通信和控制，本設(shè)計(jì)應(yīng)用AT89C51完成對轉(zhuǎn)換器各個(gè)接口的控制，實(shí)現(xiàn)CAN總線和RS-232接口兩種協(xié)議數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)換，使用帶有SPI總線接口的X25045實(shí)現(xiàn)硬件看門狗功能。主控模塊電路如圖1所示。

　　RS-232接口電路由MAX232芯片構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)串口的TTL電平與RS-232電平的相互轉(zhuǎn)換，完成RS-232接口信息的輸入輸出傳輸。

　　CAN控制器模塊，主要完成CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。其中物理接口采用PCA82C250芯片實(shí)現(xiàn)物理層的電平轉(zhuǎn)換和傳輸。CAN控制器使用SJA1000芯片，完成數(shù)據(jù)鏈路層功能，實(shí)現(xiàn)CAN總線信息的輸入輸出傳輸。

　　AT89C51是CAN總線與RS-232轉(zhuǎn)換器的控制器，提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，1000次可擦寫周期，三級加密程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、竄行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。

　　AT89C51使用的晶振信號(hào)由SJA1000提供（SJA1000用24MHz的片外晶振），SJA1000的CLKOUT引腳接入MCU的XTAL1引腳。

　　由于CAN總線速率與RS-232接口速率并不相同，因此本設(shè)計(jì)中增加了片外RAM芯片6116，用作轉(zhuǎn)換雙方的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。設(shè)計(jì)中使用P2.7接反向器連接6116的片選端，所以接口轉(zhuǎn)換電路中的片外RAM的起始地址實(shí)際上應(yīng)為0X8000。

　　2.1 AT89C51與RS-232轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計(jì)

　　應(yīng)用MAX232芯片構(gòu)成RS-232的接口轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)AT89C51串口的TTL電平與RS-232電平的相互轉(zhuǎn)換。其中R1out和T1in引腳接單片機(jī)的RXD引腳和TXD引腳，R1in和T1out作為RS-232接口輸出連接標(biāo)準(zhǔn)DB9接口的引腳2和引腳3。DB9接口引腳5接地。為了使MAX232芯片正常工作，還需要外接4個(gè)1μF的電容用于芯片升壓，以完成電平轉(zhuǎn)換。