专利名称：基于微控制器的通用串口和can总线的接口转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于微控制器的通用串口和C雄总线的 接口转换器，用于CAN总线与通用串口的接口转换，属于嵌入式 计算机系统现场总线外围设备的技术领域。
技术背景随着计算机技术和微电子技术的迅猛发展，嵌入式系统这个后 PC技术时代的代表性技术产物，已经在众多领域得到了广泛的应用。 由于嵌入式系统采用微处理器和独立、精简的操作系统，实现较少的 功能，因此往往不需要大量的外围器件，在不影响性能的基础上，在 体积和功耗上有着不可替代的优势。对嵌入式系统得开发和应用己成 为当今众多领域研究的热门话题。控制器局域网(Controller Area Network, CAN)是一种有效支持 分布式控制或实时控制的串行通信网络，主要应用在汽车监控、开关 量控制、制造业等领域内的数据通信。C認属于总线式串行通信网络， 由于采用了许多新技术和独特的设计，与一般的通信总线相比，它的 数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。CAN总线作为国际上 应用最广泛的现场总线之一，在工业控制领域得到了普遍应用，并被 认为是最有前途的现场总线之一。
在工业控制实际应用中，为了保证嵌入式系统体积和功耗上的优 势，则不可避免的会出现外部资源不充足的问题，如嵌入式系统多数支持通用串口RS232，但对CAN这样的现场总线通信支持不够。如果 在嵌入式用户开发系统中直接扩展CAN通信接口，将占用用户系统中 为数不多的资源，且用户系统整体契合度将很难保证，同样开发难度 大、技术成本过高，而目前尚没有一种CAN总线与微控制器通用串口 的接口转换器独立于用户开发系统之外，实现用户开发系统对CAN总 线的收发功能。 发明内容本实用新型需要解决的技术问题是要提供一种CAN总线与微控 制器通用串口的接口转换器，能独立于用户开发系统之外，实现用户 开发系统对CAN总线的收发功能。本实用新型的技术方案是， 一种基于微控制器的通用串口和 CAN总线的接口转换器，它包括连接嵌入式用户开发系统的RS232 串行通信接口和连接CAN总线的CAN总线接口，其特点是，它还包 括主控MCU、串口收发器模块、C認总线收发器模块、稳压电源模块、 复位电路模块和外部晶振模块，连接嵌入式用户开发系统的RS232串 行通信接口通过串口收发器模块和主控MCU连接，C層总线收发器模 块通过光电隔离电路和主控MCU内置CAN控制器相连接，复位电路模块和外部晶振模块和主控MCU连接。所述的稳压电源模块和主控MCU、 CAN总线收发器模块及光电隔 离电路相连接。本接口转换器软件包括串口初始化模块、CAN总线控制器初始化 模块、串口收CAN口发数据处理模块、CAN 口收串口发数据处理模块以及异常处理模块。本实用新型的软件实现基于模块化设计的原则， 设计了基于MC9S12DT512的串口和CAN总线接口转换的程序实现。本实用新型的有益效果是，它提供RS232和CAN现场总线之间接 口，嵌入式用户开发系统通过RS232发送信息，通过该转换器转换成 CAN总线标准报文向CAN总线发送信息；而转换器接收C認总线上报 文信息，将它转换后通过串口发送给嵌入式用户开发系统。实现嵌入 式系统用户板与CAN总线之间的数据通信。它的优点有(1) 转换器独立设计，结构清晰，保证了嵌入式系统用户开发板的 契合度，且利于系统维护和纠错；(2) 通信程序由转换器中MCU监控运行，节省了用户板的硬件资源， 利于以后的系统扩展；(3) 系统结构简单，可移植性强。
图l 本实用新型的系统结构示意图； 图2 本实用新型的软件实现程序结构图； 图3本实用新型的串口收CAN 口发数据处理模块程序框图； 图4 本实用新型的CAN 口收串口发数据处理模块程序框图。
具体实施方式
结合附图对本实用新型的具体实施作进一步说明-如图1所示， 一种基于微控制器的通用串口和C認总线的接口转换器，它包括连接嵌入式用户开发系统的RS232串行通信接口 和连接CAN总线的CAN总线接口，其特点是，它还包括主控MCU、串 口收发器模块、CAN总线收发器模块、稳压电源模块、复位电路模块 和外部晶振模块，连接嵌入式用户开发系统的RS232串行通信接口通 过串口收发器模块和主控MCU连接，CAN总线收发器模块通过光电隔 离电路和主控MCU内置CAN控制器相连接，复位电路模块和外部晶振 模块与主控MCU连接。具体实施中，本接口转换器所采用的主控MCU为MC9S12DT512， 它是Freescale半导体公司MC9S12系列中的一款高性能16位微控制 器。它内部集成了众多硬件资源，包括6路异步串行通信接口SCI和 5路支持CAN2. 0A/B规范的CAN控制器。本接口转换器的串口收发器模块采用美国INTERSIL公司的 ICL3232，CAN总线收发模块采用PHILIPS公司的PCA82C250芯片。主控MCU主要完成任务监控，本转换器软件实现程序结构如图 2所示.其工作步骤为(1) 转换器上电后，读取存储在非易失性存储器中的参数数据， 完成对串行接口和CAN总线接口的初始化；(2) 微控制器进入工作模式，采用轮寻方式查看串口和CAN控制 器状态，当发现串行接口接收到数据则调用串口收CAN 口发数据处理
模块对数据进行处理。图3是串口收CAN 口发数据处理模块程序框图，其具体工作步骤是当发生串口接收中断时，程序首先调用串口中断接收子程序对串口数据进行接收。它首先关串口中断、清除串口 接收中断标志位，然后从串口接收缓冲区读出串口数据并保存到事先 定义好的数据缓存区。然后程序判断缓存区是否有数据，若没有则表示串口数据读入失败，结束函数，程序返回；若有则表示串口数据已 成功读入数据缓存区，将缓存区数据发送到CAN控制器发送缓存区， 再调用CAN数据发送处理子程序。由于每个CAN控制器有3个发送缓冲区，CAN数据发送子程序 首先判断是否有发送缓冲区空闲，并选择空闲缓冲区，然后调用 WriteCANTxBuf ()函数将要发送的数据写入发送缓冲区，最后启动 CAN发送命令。(3)当微控制器监测到CAN总线接收事件发生，则将调用CAN 口收串口发数据处理模块进行数据处理。图4是CAN口收串口发数 据处理模块程序框图，其具体工作步骤是当发生CAN报文接收中断 时，首先调用中断处理函数Write—CAN—RcvBuf()，它将接收到的报文 写入设定的缓冲区。为了方便暂存数据，设计了数据接收环形缓冲区， 同时定义读指针、写指针以及缓冲区满标志。当CAN总线数据写入到 环形缓冲区时，相应的写指针将加l，如果写指针大于缓冲区长度， 写指针清零，如果写指针等于读指针，说明之前的报文未及时读取， 接受缓冲区已满，满标志置位。之后释放CAN数据寄存器中数据，由下一帧接收到的报文代替。数据的实际读取是由Read—CAN_RcvBuf () 函数实现，它直接由环形缓冲区中读取数据，根据读指针和写指针是 否相等判断缓冲区是否有数据存在。若存在，把缓冲区中读指针对应 得数据帧读取，读指针加l，函数返回数据接收成功；若无数据，则 程序结束，返回数据接收失败。然后将读取的数据发送到串口缓冲区， 调用串口数据发送命令完成整个数据处理过程。(4)异常处理模块主要设计了 CAN控制器异常中断处理程序，包 括总线错误中断、仲裁错误中断和数据溢出中断等。
权利要求1. —种基于微控制器的通用串口和CAN总线的接口转换 器，它包括连接嵌入式用户开发系统的RS232串行通信接 口和连接CAN总线的CAN总线接口，其特征在于，它还包 括主控MCU、串口收发器模块、CAN总线收发器模块、稳 压电源模块、复位电路模块和外部晶振模块，连接嵌入式 用户开发系统的RS232串行通信接口通过串口收发器模块 和主控MCU连接，CAN总线收发器模块通过光电隔离电路 和主控MCU内置CAN控制器相连接，复位电路模块和外部 晶振模块与主控MCU连接。
2. 根据权利要求1所述的基于微控制器的通用串口和CAN总 线的接口转换器，其特征在于，所述的稳压电源模块和主 控MCU、 CAN总线收发器模块及光电隔离电路相连接。
3. 根据权利要求1所述的基于微控制器的通用串口和CAN总 线的接口转换器，其特征在于，所述的MCU釆用Freescale 公司推出的16位高性能微控制器MC68HC9S12DT512。
4. 根据权利要求1所述的基于微控制器的通用串口和CAN总 线的接口转换器，其特征还在于，所述的串口收发器模块 采用INTERSIL公司的ICL3232。
5. 根据权利要求1所述的基于微控制器的通用串口和CAN总 线的接口转换器，其特征在于，所述的CAN总线收发器模.块采用PHILIPS公司的PCA82C250芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种基于微控制器的通用串口和CAN总线的接口转换器，它包括RS232串行通信接口和CAN总线接口，其特点是，它还包括主控MCU、串口收发器模块、CAN总线收发器模块、稳压电源模块、复位电路模块和外部晶振模块，RS232串行通信接口通过串口收发器模块和主控MCU连接，CAN总线收发器模块通过光电隔离电路和主控MCU内置CAN控制器相连接，复位电路模块和外部晶振模块与主控MCU连接。嵌入式用户开发系统通过RS232发送信息，通过该转换器转换成CAN总线标准报文向CAN总线发送信息；而转换器接收CAN总线上报文信息，将它转换后通过串口发送给嵌入式用户开发系统，实现嵌入式用户开发系统和CAN总线之间实时通信。
文档编号H04L29/10GK201039218SQ20072006915
公开日2008年3月19日 申请日期2007年4月20日 优先权日2007年4月20日
发明者凯 周, 浩 张, 彭道刚 申请人:上海电力学院