MCU沒有CAN或CAN接口數(shù)量不夠怎么辦？目前市面上有串口轉CAN的相關模塊或設備，但大家知道串口轉CAN是如何實現(xiàn)的嗎？轉換后的幀格式是如何的？本文將為大家詳細介紹串口經(jīng)過轉換后的CAN幀格式與注意事項。

適用場景

串口轉CAN模塊在什么時候需要用到呢？一是老產(chǎn)品面臨升級，需要用到CAN總線通信，但硬件平臺中的MCU沒有集成CAN總線的控制器。二是選用的MCU已經(jīng)包含CAN總線接口，但數(shù)量上不能滿足項目需求。若出現(xiàn)類似以上兩種情況且MCU有閑置串口，則可以選用串口轉CAN模塊解決。

圖1 應用行業(yè)

使用方法

該類模塊可以很方便地嵌入到具有UART接口的設備中，在不需改變原有硬件結構的前提下使設備獲得CAN-bus通訊接口，實現(xiàn)具有UART設備和CAN-bus網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)通訊。工業(yè)級的轉換模塊內部還包括實現(xiàn)帶隔離的CAN和UART轉換所必須的模擬和數(shù)字器件、光電耦合器、DC/DC變換器、CAN-bus接口等。

圖2 產(chǎn)品架構

轉換說明

CSM100系列模塊提供3種協(xié)議轉換方式：透明轉換、透明帶標示轉換、自定義協(xié)議轉換。下面以CSM100系列的模塊簡述模塊的透明轉換格式。

該模式下，CSM100接收到一側總線的數(shù)據(jù)就立即轉換發(fā)送至另一總線側。該模式下的模塊數(shù)據(jù)轉換效率最高，能承擔較大流量的數(shù)據(jù)傳輸。串行幀轉CAN幀時，模塊將來自串口的數(shù)據(jù)直接打包，并插入預先配置的CAN幀信息、幀ID一同作為一幀數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上。同理，來自CAN總線上的數(shù)據(jù)將按順序拆分為字節(jié)流發(fā)送到串口上，字節(jié)流的前幾個字節(jié)為該CAN幀的信息。

圖3 轉換方式

說到這，大家肯定有個疑惑，CAN幀的信息及CAN幀ID是如何表示的呢？

幀信息主要用來區(qū)分標準幀、擴展幀，長度為1個字節(jié)。在“自定義協(xié)議轉換”中，標準幀固定為 0x00， 擴展幀固定為 0x80； 在“透明轉換”“透明帶標識轉換” 中， 標準幀為 0x0_，擴展幀為 0x8_，其中“_” 代表每個幀中的數(shù)據(jù)域長度， 范圍為 0~8。

標準幀的幀ID拆分為2個字節(jié)表示，擴展幀的幀ID拆分為4個字節(jié)表示。如果實際配置時給幀ID預留的只有一個字節(jié)且?guī)愋蜑閿U展幀，方向是CAN幀轉串行幀，那么將只能得到幀ID的高8位。如果實際配置時給幀ID預留的只有一個字節(jié)且?guī)愋蜑閿U展幀，方向是串行幀轉CAN幀，那么將幀ID的高8位正常填充，其他三字節(jié)全補零。

圖4 幀ID轉換說明

假設配置的轉換成的CAN報文幀信息為“標準幀”，配置的幀ID1，ID0分別為“0x01，0x23”，串行幀的數(shù)據(jù)為01，02，03，04，05，06，07，08共8個字節(jié)，那么轉換格式如圖5。CAN報文的幀ID為0x0123（用戶配置），幀信息：標準幀（用戶配置），串行幀中的數(shù)據(jù)部分將不作任何修改地轉換到CAN報文中。

圖5 串行幀到CAN幀

假設CAN報文中幀ID1為0x01，幀ID0為 0x23，數(shù)據(jù)為0x12，0x34，0x56，0x78，0xab，0xcd，0xef，0xff，則CAN報文和轉換后的串行幀如圖6。CAN報文的幀信息（0x08）轉換到串行幀中的第1個字節(jié)（0x08），CAN報文中的ID：0x0123依次轉換到串行幀中的第2個字節(jié)（0x01）及第3個字節(jié)（0x23）。CAN報文的數(shù)據(jù)域將不作任何修改地轉換到串行幀中的數(shù)據(jù)部分。

圖6 CAN幀到串行幀

總結

以上為串口轉CAN透明格式下的轉換方式，后續(xù)筆者將新增透明帶標示轉換、自定義協(xié)議轉換以及moudbus轉換的內容，歡迎持續(xù)關注。