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基于AVR处理器RS232-CAN通信转换模块设计【摘要】简要介绍了 CAN总线的原理，提出了以内置CAN 控制器的微处理器AT90CAN128为核心的，以TJA1050为CAN 收发器的通信转换模块硬件电路的设计，并结合软件设计进 行数据的收发，实现了 RS232与CAN总线的互相通信关键词】CAN 总线；RS232 串行口; AT90CAN128； TJA10501. 引言目前在工业测控设备和系统中有很多是采用RS232接 口 ,但是由于RS232通信距离较短（根据EAT/TAI-232标准， 仅为15m）,传输速率低，接口容易损坏，而且只能进行点到 点通信，难以组成多点通信网络［1］为了延长RS232的通 信距离，并将RS232节点组成通信网络，由于CAN总线在组 网和通信上的能力能完全满足这些要求，本文介绍一种可以 将RS232转换成CAN总线的设计方法，以更好地解决这些问 题2. CAN总线简介CAN全称为Controller Area Net,即控制器局域网, 是一种有效的支持分布式控制或实时控制的串行通信网络 CAN是德国Bosch公司为汽车的检测、控制系统而设计的， 非常适合工业过程监控设备互联。

CAN控制器工作于多主站方式，网络中的各节点可分为 不同的优先级，满足不同的实施要求采用非破坏性总线仲 裁技术，有效避免了总线冲突CAN的最远通信距离可达到 lOKm,最高通信速度可达1Mbpso CAN协议废除了传统的站 地址编码，可使网络内的节点个数在理论上不受限制，通信 实时性强，提高系统的可靠性和系统的灵活性［2］CAN采用短帧结构，缩短了传输时间，因而受干扰的概 率低，重新发送时间短CAN每帧信息都有CRC码校验及其 他检错措施，保证了数据的出错率极低CAN的通讯介质可 以为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活，成本低CAN节 点在错误严重的情况下具有自动关闭功能，以使总线上其它 节点的操作不受影响CAN总线通过两个输出端CANH和CANL 与物理总线相连，不会出现损坏某些节点的现象［3］由于CAN具有这些卓越的特性和极高的可靠性，因而非 常适合工业过程监控设备的互连目前CAN已成为国际标准 (ISO—11898),并被公认为最有前途的现场总线之一3. 总体设计及工作原理RS232串口通信与CAN通信是两种不同的通信方式，数 据的传输方式和逻辑电平的电压表示都是不同的，该设计主 要是完成RS232与CAN总线之间的转换，并进行数据的双向 传输。

设计原理如图1所示从RS232向CAN总线传送数据时，数据通过RS232串口 传送到RS232电平转换器进行电平转换，将232电平转换成 TTL电平，经光电隔离，由内置CAN控制器的微处理器对数 据进行提取，将有效的数据提取出来，增加帧的结构、帧类 型、字节长度和标识符等，生成CAN报文格式，经光电隔离 最后由CAN收发器发送到CAN总线从CAN总线向RS232传送数据时，CAN收发器接收到数 据，并输送给微处理器，经微处理器对数据进行提取、转换, 再传送给RS232电平转换器进行电平转换，转换成RS-232 格式的数据4. 软硬件设计4. 1硬件设计本设计采用的232电平转换器为MAX232-CPE,微处理器 为内置CAN控制器的AVR单片机AT90CAN128, 6N137高速光 耦合器可实现光电隔离作用，TJA1050高速CAN收发器为其 CAN收发器AT90CAN128是该模块的控制中心，控制着RS232 和CAN总线的通信4. 1. 1微处理器微处理器采用的是具有片内CAN控制器的高性能AVR单 片机AT90CAN128, AT90CAN128是一功能强大的、低功耗的 具有RISC内核的单片机，是以高密度非易失性内存技术生 产，具有64个管脚，128K字节的FLASH, 4K字节EEPROM和 4K字节SRAM。

该单片机具有15个分别带有标识符标签和掩 码的全报文对象，完全履行CAN2. 0A和CAN2. 0B格式，可在 现场编程［4］该单片机能够实现CAN数据的传输、接收、 自动回复等，也能够处理各种的帧类型，AT90CAN128主要实 现RS232串口的初始化、CAN通讯的初始化、信息的发送与 接收等4. 1.2 RS-232通信接口部分RS-232通信接口部分的电路图如图2所示RS-232通信接口部分由MAX232CPE芯片构成实现 TTL/CMOS电平和RS-232电平之间的相互转换MAX232CPE 的12脚(R10UT)、11脚(T1IN)通过高速光耦合器6N137分别 与AT90CAN128的2脚(PEO)、3脚(PE1)相连，光耦合器6N137 能增强RS232节点的抗干扰能力，并能使各节点间电气隔离 该光耦合器两侧采用5V的DC-DC电源B0505LS-1W,可使器 件的VCC与V3完全隔离，进而提高了系统的抗干扰能力及 节点的稳定性、安全性4. 1.3 CAN总线通信接口部分CAN总线通信接口部分的电路连接如图3所示TJA1050是一种高速CAN收发器，最高速率可达到 1Mbps,并包含有电流限制电路和温度保护电路。

通过其引 脚8(S)可以选择两种工作模式：高速模式或静音模式当引 脚8接地，就选择的是高速模式，高速模式就是普通的工作 模式当引脚8接高电平，则TJA1050进入静音模式，此时 发送器是禁止的［5］AT90CAN128的30脚(PD5)、31脚(PD6)分别通过高速光 耦合器6N137与TJA1050的1脚(TXD)、4脚(RXD)相连，光 耦合器6N137能增强RS232节点的抗干扰能力，并能使各节 点间电气隔离该光耦合器两侧采用5V的DC-DC电源 B0505LS-1W,可使器件的VCC与V6完全隔离，进而提高了 系统的抗干扰能力及节点的稳定性、安全性4. 2软件设计程序主要包括：RS232串口的初始化程序、AT90CAN128 单片机及其内部CAN控制器的初始化程序、单片机接收串口 中断服务子程序、单片机发送数据到串口终端服务子程序、 单片机接收CAN数据子程序、单片机发送CAN数据子程序等 程序流程图如图4所示5. 结论本文简要介绍了 一种以AT90CAN128微控制器为核心的 RS232-CAN通信转换模块的主要软硬件设计该通信模块已 成功运用于大成公司的全电子执行模块的硬件检测模块，方 便地实现RS232多点组网，且不需要更改原有RS232通信软 件。

目前，该模块运行稳定，能够很好的实现预期功能与 目前同类型的转换模块相比较，大大降低成本，简化硬件结 构，提高通信效率、抗干扰性，更加安全、稳定、可靠参考文献［1］ 杨春杰，王曙光，亢红波.CAN总线技术［M］.北京：北 京航空航天大学出版社,2010［2］ 杜尚丰，曹晓钟，徐津.CAN总线测控技术及其应用 M.北京：电子工业出版社,2007［3］ 王强，张建喜.RS232通信网络与CAN总线通信网络互 联设计［J1.电子技术应用,2010,36 (9): 188-160［4］ 杨鹏，王晓雷，徐晓云，郭欣.RS-232-CAN智能转换卡 的设计［J］ •仪表技术与传感器,2009 (12): 97-98［5］ 王丽梅，陈光武，魏宗寿.AT90CAN128的开关量控制 单元设计［J］ •单片机与嵌入式系统应用,2008 (4) ： 41-44作者简介：刘虎啸(1986—),男，河南周口人，兰州 交通大学硕士研究生，主要从事铁路信号方面的研究。