由于在消費類電子產品、計算機外設、汽車和工業應用中增加了嵌入式功能，對低成本、高速和高可靠通信介質的要求也不斷增長，以滿足這些應用，其結果是越來越多的處理器和控制器用不同類型的總線集成在一起，實現與PC軟件、開發系統或網絡中其他設備的通信。微處理器中常用的集成串行總線是通用異步接收器傳輸總線、串行通信接口以及車用串行總線，包括控制器局域網（CAN）。這些總線在速度、物理接口要求和通信方法學上都有所不同。本文主要利用TI公司的多路異步收發器TL16C554和PHILIPS公司的SJA1000實現一個4路UART總線與CAN總線之間的相互通訊過程。

1、UART與CAN介紹

UART模塊采用TI公司的TL16C554，它是含有4路16C550的增強型異步通訊電路，每路通道能從外圍設備或MODEM接收數據，實現串并轉換；同時，也可以從CPU端接收數據，實現并串轉換。TL16C554內部具有16 B的接收和發送FIFO，在FIFO模式下，通過使用RTS和CTS輸入信號可以自動控制串行數據流，可選的自動流控制特性大大降低了軟件規模，提高了系統效率。TL16C554也可以通過FIFO觸發點與TXRDY或RXRDY信號實現DMA模式的數據傳輸，片內的狀態寄存器為用戶提供錯誤指示、器件的工作狀態和調制解調器接口控制?？赏ㄟ^調整系統中斷來滿足用戶的要求，內部的環回模式實現了片內的故障診斷。TL16C554電路的串行數據格式為：

這些數據格式主要通過電路的線控制寄存器來進行控制，其中起始位為低電平“0”；數據位長度可選擇5～8位；奇偶校驗位可選擇為奇校驗、偶校驗或無校驗；停止位可選擇1位、2位或1／2位。

CAN模塊采用一種獨立的CAN控制器SJA1000，主要用于移動目標和一般工業環境中的區域網絡控制，是PHILIPS公司半導體PCA82C200CAN控制器的替代產品。SJA1000具有BasicCAN和PeliCAN 2種工作方式。BasicCAN模式是上電后默認的操作模式，而PeliCAN模式是新的操作模式，它能夠處理所有CAN2．0B規范的幀類型，而且它還提供一些增強功能，使SJA1000能應用于更寬的領域。

其中SJA1000的數據幀格式為：

2、系統設計

系統總體電路圖如圖1所示，主要有3個部分組成，UART模塊、CAN模塊和微控制處理器。UART模塊采用TI公司的TL16C554，它是一個4路通用異步收發器，每路均能從外圍設備或MODEM接收串行數據，實現串一并轉換；同時，它也可以從CPU端接收數據，實現并一串轉換。

CAN模塊采用PHILIPS公司的SJA1000，它是一種獨立的CAN控制器兼容CAN2．0A和CAN2．0B兩種技術規范。微控制器采用8位單片機AT89S 51，主要對UART模塊和CAN模塊進行初始化控制，并產生串行數據輸送給UART模塊。

2．1 UART模塊通訊設計

UART模塊通訊設計主要利用單片機控制4路異步收發器TL16C554。單片機首先通過數據線D7～D0、地址線A2～A0初始化TL16C554，配置好串行傳輸波特率、字符格式以及中斷控制信號等寄存器，并通過4路通道的片選信號CSA，CSB，CSC和CSD選通其中的一路。利用單片機自身的串行接口發送串行數據，送入TL16C554，UART模塊接收到串行數據后，將其轉換成并行數據存入FIFO中，并通知單片機數據轉換完成，單片機從UART模塊的FIFO中讀取數據，并準備好發送給CAN模塊。通訊流程圖如圖2所示。

如果要實現多路UART總線與CAN總線通訊，利用通道各自的片選信號進行控制，在一路通道轉換結束后再進行選通另一路通道，相互之間必須進行分時操作，協調處理。

2．2 CAN模塊通訊設計

CAN模塊通訊設計主要利用單片機控制SJA1000控制器。單片機首選通過地址數據復用線AD7～AD0對SJA1000進行初始化設置，包括時鐘分頻寄存器、輸出控制寄存器、總線定時寄存器和驗收濾波器等，通過這些寄存器可以設置選擇工作模式為BasicCAN或是PeliCAN，CLKOUT引腳的頻率、以及通信波特率等。設置好寄存器，就等待單片機將從UART模塊讀取的數據發送給SJA1000的發送緩沖器，CAN模塊將這些數據轉換成CAN總線形式并通過收發器發送到網絡節點中去。通訊流程圖如圖3所示。

2．3 通訊過程

系統通訊電路圖如圖1所示，為了能實現UART與CAN之間的相互通訊，采用2個圖1所示的電路圖，將CAN收發器的CANH，CANL連接在一起，形成2個CAN節點，如圖4所示。這樣就能實現UART→CAN→CAN→UART的通訊過程。在節點1中，單片機首先發送8個串行數據55，56，…，5B．5C（16進制）送給TL16C554的串行通道，UART模塊接收到串行數據后由SJA1000轉換成CAN總線數據A1，A2，A3，A0，08，55，56，…，5C，65，61（16進制），其中A1，A2，A3，A0，08為PeliCAN模式下的識別碼和幀信息，65，61為CRC校驗碼。轉換成CAN總線后通過CANH、CANL將數據送入節點2的CAN模塊，SJA1000接收到數據后由TL16C554轉換成串行數據88，A1，A2，A3，A0，55，56，…，5B，5C（16進制）發送出去，其中88，A1，A2，A3，A0為幀信息和識別碼。示波器采集的通訊波形圖如圖5所示。

為了能使轉換結果更清楚的顯示，將TL16C554的TXA通過RS 232串行數據線連接到PC機，硬件連接如圖6所示。這樣最終轉換的UART數據就可以通過PC機顯示出來，結果如圖7所示。

3、 結語

本文設計了一個多路UART總線與CAN總線進行相互通訊的轉換系統，從測試結果來看，該沒計系統完全可以實現兩者間的透明轉換。利用CAN總線傳輸距離長、通訊靈活等優點，該系統可以有效的延長UART串行總線的通訊距離、提高傳輸速率，大大方便了具有UART接口的設備進行遠距離、多節點傳輸。

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