基于ATmega16單片機(jī)的CAN總線轉(zhuǎn)RS232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(cè)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(chǎng)總線之一。但是目前PC機(jī)普遍配置RS232串行通信接口，沒有CAN總線接口。實(shí)際中很多設(shè)備帶有RS-232接口沒有CAN總線接口，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)ATMega16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。

一、簡述CAN總線與RS232協(xié)議

CAN作為一種多主方式的串行通訊總線，其基本設(shè)計(jì)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(cè)出通訊總線上產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá)10km時(shí)，CAN仍可提供高達(dá)5kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。表1為CAN總線上任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間最大傳輸距離

與其位速率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

由此可見，無論從實(shí)時(shí)性、適應(yīng)性、靈活性，還是可靠性上來看，CAN總線都是一種比較優(yōu)秀的串行總線。當(dāng)兩臺(tái)串口設(shè)備的相距較遠(yuǎn)，不能直接用RS-232把它們連接起來時(shí)，就可以把RS-232轉(zhuǎn)換為CAN，通過CAN總線來實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互連。

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

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(biāo)準(zhǔn)電平±(3V～15V)之間。而CAN信號(hào)則使用差分電壓傳送，兩條信號(hào)線稱為“CAN_H”和“CAM_L”，靜態(tài)時(shí)均為2.5V左右;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，一位停止位。而CAN的數(shù)據(jù)幀格式為：幀信息+ID+數(shù)據(jù)。

二、CAN總線轉(zhuǎn)RS232總體設(shè)計(jì)

CAN總線轉(zhuǎn)2 3 2 的接口硬件電路， 主要選用MAX232、ATMega16、SJAl000和MCP2551設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

其原理框圖如圖1所示。

三、轉(zhuǎn)換器硬件設(shè)計(jì)

3.1 主控制器設(shè)計(jì)

主控制器選擇ATMEL公司的ATMega16作為主處理器，該芯片是一個(gè)低電壓，高性能單片機(jī)，片內(nèi)含可反復(fù)擦寫的EEPROM和隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)。

ATMega16有44個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向I/0端口，同時(shí)內(nèi)含3個(gè)外中斷口，2個(gè)8位和1個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，1個(gè)全雙工串行通信口，ATMega16可按常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可在線編程。ATMega16的4腳接復(fù)位電路，低電平有效;9，10腳接MAX232的數(shù)據(jù)接收/發(fā)送端;PD口腳接SJAl000的控制端端;7，8腳接晶振電路;PB口接SJAl000的復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線。