基于PIC單片機(jī)的RS-232轉(zhuǎn)CAN通信適配卡設(shè)計

can總線-控制器局部網(wǎng)(can)國際標(biāo)準(zhǔn)(iso11898)。can總線與一般的通信總線相比，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性?！　∑涮攸c可概括如下：can為多主方式工作。在報文標(biāo)識符上，各節(jié)點分成不同的優(yōu)先級。采用非破壞總線仲裁技術(shù)。只需通過對報文的標(biāo)識符濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點方式傳送接收數(shù)據(jù)。直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)零10km(速率5kbps以下)；通信速率最高可達(dá)到1mbps(此時通訊距離最長為40m)。can上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達(dá)110個。報文采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受到干擾的概率低。每幀信息都有crc校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果。通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，使得其他節(jié)點的操作不受影響。它具有較高的性能價格比。can協(xié)議是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互聯(lián)模式基礎(chǔ)上的，由于can的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，又是范圍較小的局域網(wǎng)，因此不需要其他中間層，應(yīng)用層數(shù)據(jù)直接取自數(shù)據(jù)鏈路層或直接向鏈路層寫數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)層次少，有利于系統(tǒng)中實時控制信號的傳送。

　　本實驗通信網(wǎng)絡(luò)通過can總線傳輸數(shù)據(jù)，設(shè)計的can-rs-232通信適配卡，可掛接在通信網(wǎng)絡(luò)的任一節(jié)點位置，對于通過rs-232總線連入can網(wǎng)絡(luò)的pc，可用windows自帶的超級終端或者我們用vc編寫的串口操作程序來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)點對點，及一點對多點的通信，實現(xiàn)can協(xié)議里的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程請求幀的傳送所謂遠(yuǎn)程請求幀就是接收端通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀啟動其資源節(jié)點傳送它們各自的數(shù)據(jù)，板卡還可實現(xiàn)10位精度的a/d轉(zhuǎn)換并將得到的數(shù)據(jù)通過can總線上傳給上位機(jī)can總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　1系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　板卡電路主要由四部分組成：pic16f877a單片機(jī)、獨立can通信控制器sja1000t、can總線驅(qū)動器tja1050和rs-232總線驅(qū)動器max232。主要實現(xiàn)基于can總線的數(shù)據(jù)傳輸，同時通過rs-232把pc作為終端接人can總線以及采集模擬信號并通過can總線上傳給上位機(jī)。sja1000t是集成的獨立can控制器(與philips早期的can控制器pca82c200完全兼容)，它負(fù)責(zé)完成can總線通信協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能。對于微處理器來說，它相當(dāng)于一個存儲器i/o 映象設(shè)備。由于can控制器和微控制器內(nèi)部都有自己的時鐘產(chǎn)生電路，為了讓兩者之間協(xié)調(diào)，外加了10m 晶振在微控制器上作為整個系統(tǒng)的時鐘，并將微控制器的時鐘輸出作為can控制器的時鐘輸入；sja1000t的中斷輸出信號/int接到單片機(jī)的int中斷，但也可通過查詢方式實現(xiàn)單片機(jī)與can控制器的通信；為了使can控制器和微控制器能同時可靠的復(fù)位，外加了手動復(fù)位電路。
　　
　　pic16f877a單片機(jī)是目前使用非常廣泛的中端單片機(jī)，在本系統(tǒng)中，它主要是用于控制can控制器sja1000t，對sja1000t進(jìn)行初始化和讀/寫操作以及將從can總線或從rs-232總線傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處 后再轉(zhuǎn)傳到rs-232總線或can總線上，即對兩個總線上的數(shù)據(jù)流按照協(xié)議進(jìn)行處理和傳送。下位機(jī)的單片機(jī)主要是采集模擬信號并實現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換，并通過can總線上傳給上位機(jī)。 　　1.1 can通信模塊

　　sja1000t的ad0～ad7是地址、數(shù)據(jù)復(fù)合總線，與pic16f877a的portd端口相連，即單片機(jī)通過sja1000t的這個并口來傳遞數(shù)據(jù)和地址；需要注意的是51系列的單片機(jī)有專門的讀、寫和地址鎖存的引腳，而pic16f877a并沒有，所以我們只能用其他端口來模擬控制，在本系統(tǒng)中sja1000t的ale、cs、rd 、wr分別與單片機(jī)的rc0-rc3引腳相連，即　　用rc0-rc3來控制sja1000t的地址鎖存、片選和讀/寫操作。

　　tja1050是can 協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，主要應(yīng)用在波特率范圍從60kbps到1mbps。tja1050可以為總線提供差動的發(fā)送功能，為can控制器提供差動的接收功能，而且完全符合iso11898標(biāo)準(zhǔn)。can控制器sja1000t通過一條串行數(shù)據(jù)輸出線txd 和一條串行數(shù)據(jù)輸人線rxd 連接到can總線驅(qū)動器tja1050，而tja1050則通過兩個有差動接收和發(fā)送能力的總線終端連接到can總線?？偩€終端為120歐的電阻，其作用為匹配總線阻抗，提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性?！　?.2 rs-232模塊

　　rs-232標(biāo)準(zhǔn)是美國eia電子工業(yè)聯(lián)合會制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)，廣泛用于汁算機(jī)與終端或外設(shè)之間的近端連接 完整的rs-232接口有25根線，一般在計算機(jī)串口采用簡化的9芯插頭座：工作時，應(yīng)保證電平在±(5-15)v之問。因此為了能夠同計算機(jī)或控制器的ttl器件連接，必須在rs-232與ttl電路之問進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。常用的轉(zhuǎn)換芯片是max232。max232內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，只需5v電源便可實現(xiàn)ttl電平與rs-232電平轉(zhuǎn)換。rs-232模塊的原理。

　　1.3 a/d轉(zhuǎn)換模塊

　　pic16f877a單片機(jī)自帶有8路模擬通道，轉(zhuǎn)換精度為10位。本適配卡選擇ra0為模擬通道。板卡將a/d轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過can總線上傳給上位機(jī)。 1.4 數(shù)據(jù)流
　　 can-rs-232的數(shù)據(jù)流圖見圖4。

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