Abstract
CAN-Bus and RS-232，SPI-Bus
Conversion Module
Abstract：CAN-bus for high performance, high reliability, real-time, etc., and is widely used in industrial control, architecture, medicine and other fields. However, RS-232, SPI bus are still many areas now account for a large proportion of machinery and equipment with many RS-232 interface or SPI interface, in order to achieve a RS-232 bus interface or SPI interface, CAN bus interface device to work, you need to convert the module to RS-232 and SPI bus data into CAN bus communication. The module is based on the STC89C52RC SCM model, the independent CAN bus controller SJA1000, CAN bus transceiver designed 825C250. The module enables CAN turn RS-232, SPI can also be achieved RS-232, SPI to CAN bus conversion. The entire module, low cost, and stability. This paper describes the module's hardware design and software design.
Keyword：CAN-bus, RS-232, SPI, SJA1000, PCA82C250
II
目录
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第一章 引言 .................................................................................................................... 1
1.1 课题的研究背景及意义 ....................................................................................... 1 1.2 国内外发展状况 .................................................................................................. 1 1.3 课题研究的主要内容 ........................................................................................... 2 第二章 总线简介及分析 ................................................................................................... 3
2.1 CAN、SPI、RS-232总线简介 .............................................................................. 3
2.1.1 CAN总线简介 ............................................................................................ 3 2.1.2 SPI总线简介 ............................................................................................ 4 2.1.3 RS-232总线简介 ...................................................................................... 6 2.2 CAN总线特性分析 .............................................................................................. 6
2.2.1 CAN总线的特点及优势............................................................................. 6 2.2.2 CAN总线协议........................................................................................... 8 2.2.3 CAN总线报文帧格式 ................................................................................ 9 2.2.4 CAN总线报文传输结构............................................................................. 9 2.2.5 CAN总线错误处理.................................................................................. 10
第三章 元器件选型及特性分析 .......................................................................................11
3.1 系统元器件选型分析 ..........................................................................................11
3.1.1 单片机选型..............................................................................................11 3.1.2 CAN总线控制器芯片选型 ....................................................................... 12 3.1.3 CAN总线驱动器选型 .............................................................................. 12 3.2 系统元器件特性分析 ......................................................................................... 13
3.2.1 STC89C52特性分析............................................................................... 13 3.2.2 SJA1000特性分析 .................................................................................. 13 3.2.3 总线驱动器PCA82C250 ........................................................................ 16
第四章 CAN/RS-232总线转换模块设计 ......................................................................... 17
4.1 硬件设计 ................................................................................................... 17 4.2软件设计 .................................................................................................... 20
第五章 CAN/SPI总线转换模块设计 ............................................................................... 23
5.1 硬件设计 ................................................................................................... 23 5.2 软件设计 ................................................................................................... 23
第六章 系统调试 ........................................................................................................... 25 第七章 总结 .................................................................................................................. 27 参考文献........................................................................................................................ 28 致谢............................................................................................................................... 29 附录A 硬件原理图、PCB图、实物图............................................................................ 30 附录B 源程序 ............................................................................................................... 34
III
第一章 引言
第一章 引言
1.1 课题的研究背景及意义
CAN总线在组网和通信功能上的优点以及它的高性价比，决定了它在许多领域都有广阔的应用前景和发展潜力。大型仪器设备系统复杂，需要对多种信息进行采集、处理、控制、输出等操作。如医疗器械CT断层扫描仪，为保证其工作可靠性，在数据通信上要求功能块间可随意进行数据交换，通信可以以广播方式进行，简单经济的硬件接口，通信线尽量少，抗干扰能力强，可靠性高并能自动进行故障识别和自动恢复。但是，这些要求长时间未能得到很好的解决，直至CAN总线技术出现才提供了一个较好的解决方法。
CAN与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其具有良好的性能及其独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视。它在汽车领域上的应用是最广泛的，世界上一些著名的汽车制造厂商都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测、执行机构间的数据通信。同时，由于CAN总线本身的特点,其应用范围目前已不再局限于汽车行业，而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。由于CAN总线的优势越来越明显在工业控制等领域的应用也越来越广泛，但RS-232、SPI总线在现在很多领域仍然占据较大的比重，许多设备只具有RS-232接口或SPI接口，拥有CAN总线接口的设备还十分的少，为了能让具有RS-232、SPI接口的设备也能在CAN总线上工作以适应整个技术的发展，需要设计CAN总线与RS-232转换模块[1]。
1.2 国内外发展状况
为促进CAN以及CAN协议的发展，1992在欧洲成立了CiA(CAN in Automation)。在CiA的努力推广下，CAN技术在汽车电子控制系统、电梯控制系统、安全监控系统、
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石河子大学学士学位论文
医疗仪器、纺织机械、船舶运输等方面均得到了广泛的应用。现已有400多家公司加入了CiA，CiA已成为全球应用CAN技术的权威。
根据国内外资料报道，CAN技术已应用于家用电器和智能楼宇以及小区建设中。如安防系统、抄表系统、家电控制等。它投资少，每个节点可以随机访问，通信速度完全满足要求，且在这类应用中数据交换量都很少。适当的网关如CAN与TCP/IP协议的转换，可以使一个居室或一栋大楼的现场CAN信息转变为互联网的形式外传，或反过来通过这类网关把外部网传来的信息转换为CAN的形式，此即实现了所谓的远程控制。
随着CAN总线的普及应用，有必要设计CAN总线与RS-232、SPI总线的转换设备，而且这种技术也日趋成熟，已经完全实现商业化生产，在各个领域得到广泛的运用[1]。
1.3 课题研究的主要内容
课题研究的主要内容有：
1） CAN总线的联网通信，通过系统的设计实现CAN节点的相互通信。 2） 实现CAN总线数据与RS-232总线数据的相互转换。 3） 实现CAN总线数据与SPI总线数据的相互转换。
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