摘要：由于CAN属于现场总线范畴，具有通信实时性好、纠错能力强，结构简单等优点。RS-232为计算机串行通信接口，已经被广泛的使用。RS-232的缺点就是传输距离短，而且只能点对点通信，无法组建多点通信网络。CAN总线正好弥补了RS-232的这些缺点。因此设计RS-232与CAN总线协议的互联适配器，既可以发挥RS-232的通用性强的优点，又可以利用CAN总线解决远程通信网络的问题，具有很高的应用价值。 本文完成了基于单片机控制的CAN与RS-232 转换器的研究与设计，设计了AT89C51单片机对RS-232 接口和CAN 模块的控制，解决了CAN 总线与RS-232 接口数据通信速率以及通信帧格式不同的技术，实现了RS-232 接口数据与CAN总线数据的传输。
关键词: 单片机；CAN 总线；RS-232
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CAN and the RS-232 switch controls which based on the
monolithic integrated circuit designs
Abstract:As the CAN bus belonging to the scope of real good with communication, error correction capability, and simple structure. RS-232 serial communication interface, as has been widely used. RS-
232's shortcomings is the transmission distance is short, and can only point to point communication, not set up multi-point communications network. CAN bus, RS-232 has made up for these shortcomings. Therefore, this design, both RS-232 can play the advantages of versatility, they can use CAN-bus communication network to solve the problem remotely, has a high application value.
This article has completed CAN and the RS-232 switch research which controls based on the monolithic integrated circuit and designs, Has designed AT89C51 monolithic integrated circuit to the RS-232 connection and CAN module control, Has solved the CAN main line and the RS-232 connection data communication speed as well as correspondence frame form different technology, Has realized the RS-232 connection data and CAN main line data transmission.
Key words:Monolithic integrated circuit ; CAN main line；RS-232
1 引言
1.1 本课题研究的目的及意义
由于CAN属于现场总线范畴，具有通信实时性好、纠错能力强，结构简单等优点。RS-232是美国电子丁业协会EIA制定的一种串行物理接口标准。它作为计算机串行通信接口，已经被广泛的使用。
RS-232的缺点就是传输距离短，而且只能点对点通信，无法组建多点通信网络。CAN总线正好弥补了RS-232的这些缺点[1]。因此设计RS-232与CAN总线协议的互联适配器，既可以发挥RS-232的通用性强的优点，又可以利用CAN总线解决远程通信网络的问题，具有很高的应用价值。
1.2 本设计系统简介及关键技术
本设计完成了CAN总线与RS-232转换器的电路与软件设计。由于CAN总线与RS-232接口数据通信速率以及通信帧格式都不同。本设计解决了这两点不同，从而实现了数据在CAN总线与RS-232接口之间的传输。在设计中由于使用了CAN 总线进行数据传输这就使得通信方式多主性。网络上任意节点可以任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息而不分主从。可以点对点，点对多点或全局广播方式发送和接收数据。
CAN总线与Rs-232转换器电路包括：主控制模块、RS-232接口转换电路和CAN 控制模块3个主要部分。
主控制模块的功能是处理CAN总线以及RS-232接口的数据通信和控制，本设计应用AT89C51完成对转换器各个接口的控制，实现CAN总线和RS-232接口两种协议数据帧的转换，使用带有SPI总线接口的X25045实现硬件看门狗功能。RS-232接口电路由MAX232芯片构成，实现将单片机串口的TTL电平与RS-232电平的相互转换，完成RS-232接口信息的输入输出传输。CAN控制器使用SJAl000芯片，
完成数据链路层功能，实现CAN总线信息的输入输出传输。而使用AT89C51作为CAN总线与RS-232转换器的控制器，从而实现两种帧数不同的信息传输。
1.3 本课题的国内外研究现状
CAN在微控制器之间需要互相通信，或微控制器和远程的外围器件要互相通信的情况下，是一个理想的解决方法。在它的原始应用环境车中，CAN最初用于
扫把头关键任务的实时监控系统。例如，引擎管理系统和变速箱控制交换信息。而在这里，CAN的短报文和有保证的报文延迟时间，允许每一个网络的端口都能用当前的数据工作，甚至数据的改变时间在上百个微秒时标的情况下，也可以使用这些系统。都利用CAN控制器的PeliCAN将不需要的报文滤出，以减少主CPU的负载。但是低成本的独立PeliCAN设备就允许不是实时的任务。例如，门系统带有窗的升降镜子控制等，逐步成为CAN网络的一部分。实际上，传统的线束CAN网络在一些情况下甚至在普通的器件上，譬如刹车灯和指示灯，只是附加的节点代替了两线的CAN 网络。传统上CAN是一个基于微控制器的器件互相连接的网络。这意味着其每个节点的成本并不是特别的低。最有趣的发展成果就是SLIO模块这个概念，它是一个单芯片，能够在CAN网络里充当一个沉默的输入输出网关，并把报文转化为实际的数字IO信号。它能读IO引脚，并把数据当作报文传输。它还能使用集成A/D转换器来生成报文，并传输引进到网络上。这些装置非常便宜，并且对于驱动远程感应器、执行器或采集数字和
模拟数据都非常理想。它们能够被看作中央微控制器的远程附件，现今来说只能使用BasicCAN SLIO。但毫无疑问Philips和其他PeliCAN厂家将生产出相应的PeliCAN的设备。
在过去的20年的时间里，建议性标准RS-485作为一种多点差分数据传输的电气规范，被应用在许多不同的领域。作为数据传输链路，目前在我国应用的现场总线中，RS-485半双工全双工异步通信总线也是被各个研发机构广泛使用的数据通信总线。但是基于在RS-485总线上，只能有一个主机的特点，它往往应用在集中控制枢纽与分散控制单元之间。由于RS-485总线本身存在的许多局限性，随着科技的发展，RS-485的总线效率低、系统的实时性差、通讯的可靠性低、后期维护成本高、网络工程调试复杂、传输距离不理想、单总线可挂接的节点少、应用不灵活等缺点慢慢的暴露出来。虽然许多工程师生产厂商等提出了改进的方法和建议，但都不能从根本上解决RS-485这些先天性的问题。于是应用RS-485的生产厂商开始寻求一种更好的更彻底的解决方案。CAN-bus总线在通信能力可靠性实时性灵活性易用性传输距离远成本低等方面有着明显的优势，成为业界最有前途的现场总线之一。据CIA统计，2001年仅在欧洲就销售了超过1亿个CAN-bus节点，几乎淘汰了所有的RS-485系统。但在国内基于历史或者其他的原因，大多数的厂商工程师在设计产品工程立项时，第一想到的是应用RS-485总线系统。这不能不
番茄采摘机说是一种遗憾，所以在国内的RS-485总线仍然会有一段生命周期。
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CAN的发展前景非常乐观，尽管CAN协议已经有15年的历史，但它仍处在改进之中。从2000年开始，一个由数家公司组成的ISO任务组织，定义了一种时间触发CAN 报文传输的协议Bernd Mueller。博士Thomas Fuehrer Bosch 公司人员和半导体工业专家学术研究专家将此协议定义为时间触发通讯的新计划。在将来标准化为ISO11898-4。这个CAN的扩展已在硅片上实现，不仅可实现闭环控制下支持报文的时间触发传输而且可以实现CAN的x-by-wire应用。因为CAN协议并未改变，所以在同一个的物理层上既可以实现传输时间触发的报文，也可以实现传输事件触发的报文。TTCAN将为CAN延长5-10年的生命期，现在CAN在全球市场上仍然处于起始点，当得到重视时，谁也无法预料CAN总线系统在下一个10到15年内的发展趋势。这里需要强调一个现实，近几年内美国和远东的汽车厂商将会在他们所生产汽车的串行部件上使用CAN。另外大量潜在的新应用，例如娱乐。正在呈现不仅可用于客车也可用于家庭消费，同时结合高层协议应用的特殊保安系统对CAN的需求也正在稳健增长。
1.4 本课题的主要研究工作以及本设计的组织结构
本设计完成了CAN总线与RS-232转换器的电路与软件设计。由于CAN总线与RS-232接口数据通信速率以及通信帧格式都不同。为了解决以上两点不同，我们采用AT89C51完成对转换器各个接口的控制，使用带有SPI总线接口的X25045实现硬件看门狗功能。RS-232接口电路由MAX232芯片构成，实现将单片机串口的TTL电平与RS-232电平的相互转换，完成RS-232接口信息的输入输出传输。CAN控制器使用SJAl000芯片，完成数据链路层功能，而使用AT89C51作为CAN总线与RS-232转换器的控
制器，从而实现两种帧数不同的信息传输。
基于此目的我对各种实现方法进行理论研究分析的基础上，主要完成以下几个方面的工作：
（1）研究分析CAN总线以及RS232的数据通信速率以及通信帧格式。
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（2）研究所选单片机的原理及应用，研究所选接口芯片的原理及功能以及电路主要组成部分的性能与连接问题。
（3）对于本设计的软件进行程序原理图设计。
全自动探针台（4）通过所学软件绘制电路图并且实现其功能。
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