基于 STM32 的 CAN 總線 /RS232 接口轉換器的設計

曾璐陽

（武漢理工大學自動化學院，湖北 武漢 430070）

基于 STM32 的 CAN 總線 /RS232 接口轉換器的設計

曾璐陽

（武漢理工大學自動化學院，湖北 武漢 430070）

RS232 接口和 CAN 總線等通信技術得到廣泛的應用，但是各有優缺點。RS232 的接口容易受損，而在一般上位機上并沒有CAN總線的接口。所以本設計主要提出了基于STM32的CAN總線/RS232接口的轉換器的設計，以SN65HVD230芯片為 CAN 總線收發器，MAX3232 實現 RS232 的電平轉換。

CAN/RS232 轉換器；STM32；SN65HVD230；MAX3232

在現代工業控制中，RS232 接口和 CAN 總線等通信技術得到廣泛的應用。RS232 適合用于短距離的傳輸，雖然成本低廉，但其接口容易受損。CAN 總線有著組網簡單、傳送距離遠、實時性好等優點，但是一般的上位機并沒有 CAN 接口。所以本文提出了一種基于 STM32 微控制器的 CAN/ RS232 轉換器的設計。

1 硬件設計

（1） 硬 件 方 案 設 計。 本 設 計 中，CPU 為STM32 芯片，CAN 總線的收發器為 SN65HVD230芯片，RS232 的電平轉換則用 MAX3232 實現。具體系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

（2）CPU 介紹。本設計選用的 CPU 是意法半導體公司的 STM32F103VC 芯片，其最高的工作頻率可達 72MHz，內部集成有 512KB 的閃存以及64KB 的靜態 隨機存取存儲器。具有 足夠的 I/O 口資源，且內嵌有 CAN2.0B 主動接口，可以滿足功能要求。STM32 與 CAN 收發器之間選用光電耦合器進行隔離，從而提高系統抗干擾性。

（3）RS232 電平轉換。STM32 內置有 USART模 塊， 完 全 支 持 RS-232 協 議。 但 是，STM32 的TTL 電 平 與 RS-232 電平 的 邏 輯 電 平 定義 不 同，兩者之間并不兼容，因此不能直接連接。所以，本 設計 選 用 電 平轉 換 芯 片 MAX3232DR 芯 片，實現 RS-232 電 平和 TTL 電 平 之間 的 相互 轉 換。MAX3232DR 芯片的功能與工業標準 MAX232 相兼容，并且相比于傳統的 MAX232 的 5V 供電，MAX3232DR 在 3.3V 電壓下就可以正常工作了，簡化了電路設計的復雜度，具體電路如圖2所示。

圖2 RS232 通新電路

在進行 RS-232 通訊時一般只需要 RxD、TxD以及地線即可，設計時簡化了其余的接口設計。芯片的外圍電路最少需要4個電容工作，其中包括一對浮動電容（C113，C114）和一對存儲電容（C115，C116）來產生 V+ 和 V-的電源。在實際應用中，由于芯片對電源的噪聲比較敏感，所以需要在 VCC上對地加上一個去耦電容（C117），所有電容都選用 0.1uf的電解電容。

（4）CAN 收 發 器 SN65HVD320。 一 般 CAN總線上被稱為 CAN_H 和 CAN_L 兩條信號線的信號均使用差分電壓進行傳送，這兩條信號線在靜態時電壓均為 2.5V 左右，該時刻的狀態表示為邏輯“1”，稱作隱性電平；當 CAN_H 的電平比 CAN_L的電平高的時候，該時刻的狀態表示為邏輯“0”，稱作顯性電平。一般此時 CAN_H 的電平為 3.5V，而 CAN_L 的電平為 1.5V。

本次設計中使用的是 SN65HVD230 芯片，是TI公司生產的 3.3V 的 CAN 總線收發器，其具有差分收發能力，最高速率可達 1Mb/s，廣泛應用于工業自動化領域。具體的CAN 電路設計如圖3所示，在 CAN 總線終端并聯一個電阻，伺服系統并行連接到 CAN 總線上且可通過跳線帽選擇是否接入到網絡中。

圖3 CAN 收發器電路原理

2 軟件設計

由于轉換器分別連接 CAN 和 RS232，所以軟件設計的主要目的是數據在兩種協議之間的轉換，同時還要保證穩定性和實時性。

為了與其他 CAN 接口能夠更好的兼容，本系統采用標準 CAN2.0 協議。主程序的流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

當程序啟動時，首先進行系統初始化，包括設置 CAN 接口通信波特率為 80kbs，USART 波特率為 9600kbs，同時設置 USART 優先級低于 CAN 接口接收中斷優先級。

while 死循環構成整個程序的主循環，首先判斷CAN 緩存區有無數據，如有數據則進入 CAN 接收中斷子程序，并將其轉換成 USART 格式，同時送至發送緩沖區，確保其能用 USART 輸出；如無數據則先判斷 USART 緩存區有無數據，如有數據，則將其轉換成 CAN 格式，并送至發送緩沖區，同時調用 CAN來發送服務程序，

服務程序為 CAN 主動發送，首先按照制定好的通信協議將待發送數據有序地放入發送數組中，然后配置標識符并選擇一個空的發送郵箱，最后再調用 CAN 發送子函數即可。

3 實際應用

在諸多領域中，都有 RS232/CAN 轉換器的使用之處。實際應用中將轉接器的 CAN_H 和 CAN_ L連接到外設通信設備的 CAN 接口上，并將轉換器的 RS232 串口線連接到上位機的串口。

實驗證明，串口通信波特率一般在1200～38400bps，而CAN通信波特率正常范圍一般在 5～800kbps 之間。

4 結語

本 設 計 選 用 STM32 作 為 CPU 來 設 計 一 款CAN/RS232 轉 換 器，SN65HVD230 芯 片 為 CAN總線收發器，MAX3232 實現 RS232 的電平轉換，經實驗得出，本設計安全可靠且速度穩定，擁有一定的實用價值。

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