引言

由于RS232通訊距離短（根據(jù)EAT/TAI-232標(biāo)準(zhǔn)，僅為15米），而且，只能進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)通訊，不能直接組多點(diǎn)通訊網(wǎng)絡(luò)。為了延長(zhǎng)RS232的通訊距離，并將RS232節(jié)點(diǎn)組成通訊網(wǎng)絡(luò)，目前廣泛使用RS232/RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換器。但是，由于RS485通訊本身的局限性，在實(shí)際應(yīng)用中存在許多不足：總線效率低、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差、通訊的可靠性低、網(wǎng)絡(luò)工程調(diào)試復(fù)雜、傳輸距離不理想、單總線可掛接的節(jié)點(diǎn)少、應(yīng)用不靈活等。

本文介紹一種方法，可以將RS232通訊網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成CAN通訊網(wǎng)絡(luò)，以更好地解決用戶建立遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題。

CAN總線特性

CAN-bus（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)。目前，CAN-bus是應(yīng)用最廣的現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一。

CAN-bus是一種多主方式的串行通訊總線，可以實(shí)現(xiàn)較高通訊速率、高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤，以保證實(shí)時(shí)通訊的可靠性。CAN-bus總線具有以下特性：

1： 低成本的現(xiàn)場(chǎng)總線；

2： 極高的總線利用率；

3： 很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離（長(zhǎng)達(dá)10Km）或高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（高達(dá)1Mbps）；

4： 可根據(jù)報(bào)文的ID決定接收或屏蔽該報(bào)文；

5： 可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制；發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā)；

6： 節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)退出總線的功能；

當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá)到5Km時(shí)，CAN-bus仍可提供高達(dá)10Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。CAN-bus通訊速率與傳輸距離的關(guān)系如下圖2-1所示

CAN232B轉(zhuǎn)換器

我們可以方便地運(yùn)用CAN232B轉(zhuǎn)換器，來(lái)實(shí)現(xiàn)RS232的多點(diǎn)組網(wǎng)和遠(yuǎn)程通訊。CAN232B轉(zhuǎn)換器內(nèi)置數(shù)據(jù)處理微控制器與CAN控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)RS232/CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)智能轉(zhuǎn)換。

主要技術(shù)參數(shù)

１：支持CAN2.0B協(xié)議（兼容CAN2.0A協(xié)議），符合ISO/DIS 11898規(guī)范；

２：集成1路CAN通道，波特率在10Kbps～1Mbps之間可選；

３：集成1路RS232通道，波特率在1200bps～57600bps之間可選；

４：CAN通道采用光電隔離，隔離模塊絕緣電壓：1000Vrms。

工作原理

由微處理器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)通訊協(xié)議，轉(zhuǎn)換RS232通訊數(shù)據(jù)與CAN通訊數(shù)據(jù)；集成CAN控制器完成CAN協(xié)議的硬件實(shí)現(xiàn)。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在CAN數(shù)據(jù)通道上增加了完整的電氣隔離電路。隔離電路采用光電隔離元件，自帶DC/DC電源模塊，無(wú)需外接電源。

利用CAN232B組建CAN控制網(wǎng)絡(luò)

利用CAN232B轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)RS232點(diǎn)對(duì)點(diǎn)遠(yuǎn)程通訊，如圖4-1所示。只需要將每個(gè)用戶設(shè)備分別連接一個(gè)CAN232B轉(zhuǎn)換器，再通過(guò)雙絞線連接兩個(gè)CAN232B轉(zhuǎn)換器的CAN端口即可。當(dāng)通訊距離較遠(yuǎn)時(shí)，需要在CAN網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)端點(diǎn)處各安裝1個(gè)120歐姆的電阻，電阻跨接在CAN_H和CAN_L上。

在實(shí)現(xiàn)通訊前，只需要設(shè)置CAN232B轉(zhuǎn)換器的2個(gè)參數(shù)：RS232通訊波特率、CAN通訊波特率，其他參數(shù)無(wú)需進(jìn)行設(shè)置。CAN通訊波特率可以查找圖2-1中的參照數(shù)據(jù)。

由于CAN232B轉(zhuǎn)換器完全支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議，利用CAN232B實(shí)現(xiàn)RS232點(diǎn)對(duì)點(diǎn)遠(yuǎn)程通訊，可充分利用CAN總線的優(yōu)點(diǎn)，如傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率高、無(wú)損仲裁和錯(cuò)誤檢測(cè)處理等。在CAN波特率為10kbps時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸距離可達(dá)到5km，極大地提高了RS232數(shù)據(jù)的傳輸距離，同時(shí)也能夠大大改善RS232數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

如果用戶的數(shù)據(jù)傳輸距離超過(guò)5km距離，則需要在CAN網(wǎng)絡(luò)中間安裝CANrep中繼器。

利用CAN232B轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)RS232多機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)，如圖4-2所示。注意，CAN網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)“直線型”網(wǎng)絡(luò)。首先，需要將每個(gè)用戶設(shè)備分別連接一個(gè)CAN232B轉(zhuǎn)換器；然后，通過(guò)雙絞線連接各個(gè)CAN232B轉(zhuǎn)換器的CAN端口，即可通訊。另外，需要在CAN網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)端點(diǎn)處各安裝1個(gè)120歐姆的電阻，電阻跨接在CAN_H和CAN_L上。

如果用戶的數(shù)據(jù)傳輸距離超過(guò)5km距離，則需要在CAN網(wǎng)絡(luò)中間安裝CANrep中繼器。

利用CAN232B轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)RS232多機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)，還需要考慮是否執(zhí)行以下軟件設(shè)置環(huán)節(jié)：

1． 配置主控設(shè)備的CAN232B轉(zhuǎn)換器（通過(guò)配置軟件設(shè)置）

設(shè)置CAN232B的RS232通訊波特率、CAN通訊波特率。

設(shè)置CAN232B中CAN報(bào)文濾波器，使設(shè)備接收所有的CAN報(bào)文。

2． 用戶RS232主控設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)

對(duì)RS232主控設(shè)備而言，需要具備尋址其它多個(gè)RS232設(shè)備的能力。此時(shí)，需要按照CAN232B轉(zhuǎn)換器的配置協(xié)議，對(duì)用戶主控設(shè)備的RS232程序進(jìn)行補(bǔ)充、修改，使主控設(shè)備可向所連的CAN232B轉(zhuǎn)換器發(fā)送“命令幀”，以設(shè)置CAN幀格式，動(dòng)態(tài)配置CAN232B發(fā)送的CAN幀信息。這樣，用戶主控設(shè)備就可以通過(guò)CAN232B發(fā)送具有不同ID的CAN報(bào)文幀，從而尋址不同地址的RS232設(shè)備。

3． 配置從設(shè)備的CAN232B轉(zhuǎn)換器（通過(guò)配置軟件設(shè)置）

設(shè)置CAN232B的RS232通訊波特率、CAN通訊波特率。

設(shè)置CAN232B中CAN報(bào)文濾波器，使設(shè)備接收所需要的CAN報(bào)文。

設(shè)置CAN232B中CAN幀格式，決定幀類型（標(biāo)準(zhǔn)幀/擴(kuò)展幀）和幀ID。

合理使用CAN232B轉(zhuǎn)換器，可以方便地實(shí)現(xiàn)RS232多點(diǎn)組網(wǎng)和遠(yuǎn)程通訊。由于CAN232B轉(zhuǎn)換器完全支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議，因此，所組建的CAN控制網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)靈活、數(shù)據(jù)傳輸可靠性高、通訊速率高、總線利用率高等優(yōu)點(diǎn)。

RS232/CAN電平轉(zhuǎn)換器

目前，我們還接觸到一種利用CAN總線收發(fā)器的電平驅(qū)動(dòng)能力而間接實(shí)現(xiàn)RS232遠(yuǎn)程通訊的RS232/CAN轉(zhuǎn)換器。這里，我們稱其為非智能型RS232/CAN 電平轉(zhuǎn)換器，將上面介紹的帶微處理器產(chǎn)品稱為智能型RS232/CAN轉(zhuǎn)換器。下面將對(duì)非智能型RS232/CAN 電平轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品及其構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析、判斷、比較。

非智能型RS232/CAN電平轉(zhuǎn)換器直接通過(guò)硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)RS232信號(hào)和CAN信號(hào)的物理電平轉(zhuǎn)換。下圖5-1是非智能型RS232/CAN電平轉(zhuǎn)換器的原理框圖

上圖中，非智能型RS232/CAN轉(zhuǎn)換器沒(méi)有使用CAN控制器，只是利用CAN總線收發(fā)器的電平驅(qū)動(dòng)能力，以達(dá)到延長(zhǎng)RS232傳輸距離的目的。

利用非智能型RS232/CAN電平轉(zhuǎn)換器構(gòu)建的CAN接口可以具有遠(yuǎn)程通訊的能力，但由其構(gòu)建的CAN網(wǎng)絡(luò)并不支持CAN基本協(xié)議。所以，利用非智能型RS232/CAN轉(zhuǎn)換器組建的網(wǎng)絡(luò)仍有會(huì)存在類似RS485的許多缺點(diǎn)：沒(méi)有錯(cuò)誤控制能力、沒(méi)有硬件總線仲裁功能、通訊的可靠性低、總線效率低、系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差、應(yīng)用不靈活、只有主從通訊方式等等。一句話，那已經(jīng)不是可靠、實(shí)時(shí)的CAN-bus通訊網(wǎng)絡(luò)。

與電平轉(zhuǎn)換的機(jī)制不同，智能型RS232/CAN轉(zhuǎn)換器完全支持CAN基本協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)RS232通道數(shù)據(jù)和CAN通道數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。利用智能型CAN232B轉(zhuǎn)換器構(gòu)建CAN網(wǎng)絡(luò)，完全支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議，充分利用CAN總線的特性，實(shí)現(xiàn)RS232的遠(yuǎn)程通訊和多點(diǎn)組網(wǎng)，并具有組網(wǎng)靈活、數(shù)據(jù)傳輸可靠性高、通訊速率高、總線利用率高等優(yōu)點(diǎn)。這也是CAN-bus通訊網(wǎng)絡(luò)具有的優(yōu)點(diǎn)。另外，智能型RS232/CAN轉(zhuǎn)換器還具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)RS232通訊數(shù)據(jù)與CAN通訊數(shù)據(jù)的透明轉(zhuǎn)換，無(wú)需更改原有RS232通訊協(xié)議，可以直接應(yīng)用到原有領(lǐng)域。

總結(jié)

利用CAN232B轉(zhuǎn)換器組建一個(gè)CAN控制網(wǎng)絡(luò)，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)RS232多點(diǎn)組網(wǎng)、遠(yuǎn)程通訊，并且，不需要更改原有RS232通訊軟件，用戶可直接嵌入原有的應(yīng)用領(lǐng)域，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到更先進(jìn)的水平。

責(zé)任編輯：gt