一個(gè)嵌入式或者X86的工業(yè)控制板上，少不了CAN口！

隨著“智能制造”口號(hào)的實(shí)施跟相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，CAN總線作為國(guó)際公認(rèn)的三大工業(yè)總線之一，在智能機(jī)器人、新能源汽車上用得越來(lái)越多，但是很多工程師在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中都會(huì)遇到：CAN接口不夠用了怎么辦?

一個(gè)嵌入式或者X86的工業(yè)控制板上，一般都會(huì)提供CAN、UART、以太網(wǎng)、USB、SPI、I2C等通訊接口，但是由于處理器的限制以及滿足通用性需求，很多廠家只能均衡的去分配這些接口，比如致遠(yuǎn)電子旗下的部分工控核心板的接口就如表1所示：

表1 致遠(yuǎn)核心板部分通訊接口詳情

可以看到通用型核心板一般提供的CAN-bus為2路，2路CAN-bus可以有效的保證通用需求，但是在一些特殊的情況，特別是新能源行業(yè)以及智能機(jī)器人行業(yè)日益發(fā)展的情況下，比如新能源汽車，由于電氣化程度的提高以及傳感器技術(shù)的增加，車身總線很多由之前的2路CAN(500K波特率的高速CAN跟250K波特率的低速CAN)的需求變成了4路甚至5路CAN的需求。這種情況下對(duì)車身ECU的CAN接口就有了新的要求，那傳統(tǒng)的板子的CAN口不夠用了該怎么辦呢?

圖1

沒(méi)關(guān)系，CAN口不夠不要緊，你還有UART跟SPI啊。

UART跟SPI是很通用的通訊接口，也是一種比較容易實(shí)現(xiàn)的通訊接口，在CAN口不夠用時(shí)我們可以把UART或SPI轉(zhuǎn)成CAN口來(lái)用，CSM300就是一款可以快速實(shí)現(xiàn)UART/SPI轉(zhuǎn)CAN的模塊。

CSM系列集成了32bit微處理器、CAN控制器、CAN收發(fā)器、電源電路、隔離電路、總線保護(hù)于一身，所有元器件布置在一個(gè)微型的封裝模塊之內(nèi)。模塊尺寸僅31.80×20.30×6.50mm，相當(dāng)于一個(gè)DIP-24集成電路。麻雀雖小，五臟俱全，不需要連接任何外圍元件，CSM系列即可以使設(shè)備通過(guò)SPI或UART端口連接到CAN-bus網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以不深入了解CAN-bus的相關(guān)知識(shí)，利用此芯片操作CAN-bus就如同操作UART一樣方便。

圖2 CSM300模塊

CSM300的產(chǎn)品特性：

SPI或UART與CAN接口的雙向數(shù)據(jù)通信;

CAN接口符合“ISO 11898-2”標(biāo)準(zhǔn);

SPI最高速率可達(dá)1.5Mbit/s;

UART最高速率可達(dá)921.6kbps;

CAN最高速率可達(dá)1Mbit/s;

隔離耐壓2500VDC;

工作溫度：-40℃~+85℃。

CSM300(A)具有3種接口。一種是SPI接口，一種是UART接口，另外一種是CAN接口。其引腳排列如圖3所示：

圖3 CSM300引腳排列

CSM300的工作模式

SPI轉(zhuǎn)CAN模式，其硬件參考圖如圖4所示，在此工作模式下，CSM300(A)始終作為SPI從機(jī)，SPI限定工作在模式3(CPOL、CPHA均為1)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度限定為8位，MSB高位先傳輸。透明轉(zhuǎn)換、透明帶標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)換下最高通信速率為1.5Mbps，自定義協(xié)議轉(zhuǎn)換最高通信速率為1Mbps。SPI主機(jī)可以發(fā)送數(shù)據(jù)至CAN總線端，且可接收CAN總線端收到的數(shù)據(jù)。此時(shí)UART接口無(wú)效，不會(huì)處理任何出現(xiàn)在UART接口的數(shù)據(jù)，也不會(huì)返回CAN總線端接收到的數(shù)據(jù)至UART。

圖4 SPI轉(zhuǎn)CAN硬件電路參考圖

UART轉(zhuǎn)CAN模式，硬件電路參考圖如圖5所示，在此模式下，CSM300(A)只能通過(guò)UART向CAN總線端發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。UART通信格式固定為：1起始位，8數(shù)據(jù)位，1停止位，不可更改。UART的通信速率范圍為300bps~921600bps。此模式下，SPI接口無(wú)效，不會(huì)處理任何出現(xiàn)在SPI接口的數(shù)據(jù)，也不會(huì)返回CAN總線端接收到的數(shù)據(jù)至SPI。

圖5 UART轉(zhuǎn)CAN硬件電路參考圖

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模式

CSM300(A)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式有三種：透明轉(zhuǎn)換、透明帶標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)換、自定義協(xié)議轉(zhuǎn)換。

透明轉(zhuǎn)換模式：是指任何一側(cè)總線只要接收到數(shù)據(jù)，即立刻發(fā)送至另一側(cè)總線上，數(shù)據(jù)不做任何處理。透明轉(zhuǎn)換方式下，CSM300(A)無(wú)需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行額外處理，最大限度地提高了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度，也提高了緩沖區(qū)的利用率，因?yàn)樵诮邮盏耐瑫r(shí)CSM300(A)也在轉(zhuǎn)換并發(fā)送，又空出了可以接收的緩沖區(qū)。

透明帶標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)換：透明帶標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)換，是在透明轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上衍生而來(lái)，是指發(fā)送或接收的串行幀中都包含了有效的CAN幀ID字節(jié)。

自定義協(xié)議轉(zhuǎn)換：自定義協(xié)議轉(zhuǎn)換方式下，串行幀必須符合規(guī)定的幀格式。有效的串行幀由幀頭、幀長(zhǎng)度、幀類型、幀ID、數(shù)據(jù)域、幀尾。當(dāng)用戶發(fā)送的串行幀完全符合定義的格式時(shí)，CSM300(A)才會(huì)接收串行幀的數(shù)據(jù)并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，否則不作任何處理直接丟棄。

CSM300模塊帶有配置工具CSM300CFG，用戶可以使用此軟件非常方便地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行配置，同時(shí)軟件提供用戶當(dāng)前選擇配置的寫(xiě)配置命令幀的完整幀數(shù)據(jù)，用戶可以直接復(fù)制到程序中使用，免除用戶設(shè)定命令幀的繁瑣工作。

圖6 CSM300配置工具

為提高用戶的開(kāi)發(fā)效率，CSM300(A)系列產(chǎn)品配套了專用的CSM-Eval評(píng)估板，可用于CSM300(A)產(chǎn)品的配置及測(cè)試。通過(guò)全面的技術(shù)支持來(lái)解決工程師們UART/SPI轉(zhuǎn)CAN的難題。

圖7 CSM-Eval 評(píng)估板