詳解UART轉(zhuǎn)CAN應(yīng)用方案

各位工程師是否遇到需要使用到CAN通信但缺少CAN接口的情況？最簡便的方案是采用UART轉(zhuǎn)CAN通訊。ZLG致遠(yuǎn)電子針對此應(yīng)用CSM100系列模塊解決方案，這款模塊將極大的簡化了開發(fā)流程，實(shí)現(xiàn)的方式是怎樣的？本文為你詳解。

一個嵌入式或者X86的工業(yè)控制板上，一般都會提供CAN、UART、以太網(wǎng)、USB、SPI、I2C等通訊接口，但是由于處理器的限制以及滿足通用性需求，很多廠家只能均衡的去分配這些接口，比如致遠(yuǎn)電子旗下的部分工控核心板的接口就如下圖所示：

可以看到通用型核心板一般提供的CAN-bus為2路，2路CAN-bus可以有效的保證通用需求，但是在一些特殊的情況，應(yīng)用中需求變成了4路甚至5路CAN的需求。這種情況下傳統(tǒng)的板子的CAN接口資源就不夠用了該怎么辦呢？

致遠(yuǎn)電子推出的一款UART轉(zhuǎn)CAN隔離模塊——CSM100系列協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，其體積小巧，應(yīng)用簡單，品質(zhì)可靠。該系列模塊采用標(biāo)準(zhǔn)24引腳DIP封裝，適用于大部分工業(yè)板級應(yīng)用。在一些需要使用到CAN通信但缺少CAN接口的應(yīng)用下，使用CSM100可以以最小的硬件更改，利用通用UART接口快速地實(shí)現(xiàn)CAN總線通信，節(jié)省軟硬件開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。本文將對CSM100系列模塊做一個簡單的介紹，讓你以最少時間玩轉(zhuǎn)CSM100系列UART轉(zhuǎn)CAN模塊。

產(chǎn)品引腳定義

這里以CSM100-L為例，產(chǎn)品引腳定義如下圖1、表1，系列其他型號定義基本一致。

圖1 引腳定義圖

表1 引腳定義

配置

在測試使用之前，CSM100系列產(chǎn)品需要先進(jìn)行配置，以滿足實(shí)際的應(yīng)用需求?？膳渲玫?a target="_blank">參數(shù)有轉(zhuǎn)換方式、UART速率、CAN速率等。配置方式有兩種：上位機(jī)配置方式、MCU配置方式。

1. 上位機(jī)配置方式

準(zhǔn)備的工具：

1. 電腦一臺；
2. 串口線一根；
3. CSM-Eval 評估板一塊；
4. CSM100-L模塊一片（其他型號均可）；
5. CSM300CFG軟件；
6. 電源適配器一個。

準(zhǔn)備好以上所需工具后，即可對產(chǎn)品進(jìn)行配置，具體步驟如下：

（1） 將電源適配器（9~12V）連接至評估板電源接口；

（2） 通過串口線（或USB轉(zhuǎn)串口線）連接評估板與計算機(jī)COM口（或USB口）；

圖2 步驟（1）～（2）示意圖

（3） 短接UART跳線；

（4） 根據(jù)產(chǎn)品型號選擇產(chǎn)品工作電壓；

（5） 放置需要配置的模塊；

（6） 配置開關(guān)（CFG）選擇0（使能配置），模式選擇（MODE）固定選擇0，BOOT固定選擇1；

（7） 按下電源開關(guān)；

（8） 按下復(fù)位鍵，復(fù)位產(chǎn)品，產(chǎn)品將進(jìn)入UART配置模式；

圖3 步驟（3）～（8）示意圖

（9） 打開計算機(jī)上位機(jī)配置軟件CSM300CFG，產(chǎn)品選擇CSM100；

（10） 選擇與評估板連接的計算機(jī)COM串口號；

（11） 點(diǎn)擊“連接設(shè)備”按鈕；

（12） 連接成功后，設(shè)置需要配置的參數(shù)；

圖 4 步驟（9）～（12）示意圖

（13） 參數(shù)設(shè)置完成，點(diǎn)擊“寫配置”按鈕，軟件提示“寫配置成功！”；

圖 5 配置成功

（14） 斷開設(shè)備，配置開關(guān)（CFG）選擇1（正常工作模式）；

（15） 按下復(fù)位鍵，復(fù)位產(chǎn)品，產(chǎn)品將進(jìn)入正常工作模式。

圖6 步驟（14）～（15）

2. MCU配置方式

在實(shí)際產(chǎn)品中，可能需要不時更改CSM100的配置，此時，設(shè)計階段即考慮增加通過MCU配置的功能，會使后續(xù)配置更改更加便捷。

實(shí)現(xiàn)MCU配置，硬件上需要符合圖7所示連接。

圖7 可實(shí)現(xiàn)MCU配置的典型連接

使用MCU配置時模塊UART接口波特率固定為9600bps。

CFG腳為輸入引腳，其輸入電平定義如表2所示。

表2 CFG腳電平定義

設(shè)置好CFG腳電平后，給RST腳一個低電平脈沖信號讓模塊復(fù)位即可進(jìn)入相應(yīng)模式。

對CSM100進(jìn)行寫入配置時，CSM相應(yīng)引腳時序應(yīng)滿足圖8要求。

圖8 配置時序

寫配置命令可以通過CSM300CFG軟件獲取。通過軟件界面選擇好需要的配置參數(shù)后，軟件下方會顯示出相應(yīng)的命令幀數(shù)據(jù)，勾選代碼模式即可獲取相應(yīng)的配置命令幀代碼。發(fā)送配置命令后，模塊會返回響應(yīng)幀，如為0xF7 0xF8 0x01 0x13 0x1D則表示配置寫入成功。

寫入配置成功后，CFG引腳置1，RST復(fù)位，模塊即可進(jìn)入正常工作模式。

測試

CSM100配置完成后，即可對其進(jìn)行簡單的通信測試。通訊測試可準(zhǔn)備以下工具：

• 電腦一臺；
• USBCAN一臺；
• CSM-Eval評估板一塊；
• CSM100模塊一塊；
• CANTest、SSCOM軟件；
• 串口線及USB線等。

假設(shè)模塊型號為CSM100T，參數(shù)配置為：自定義協(xié)議轉(zhuǎn)換、雙向、幀頭40、幀尾1A、串口波特率9600bps、CAN波特率125kbps、濾波器不使能，其他默認(rèn)。如圖9進(jìn)行硬件連接。

圖9 通訊測試連接圖

打開CANTest測試軟件，選擇USBCAN2設(shè)備，CAN波特率125kbps，數(shù)據(jù)發(fā)送選擇參數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)幀、幀ID 00 00、數(shù)據(jù)00 01 02 03 04 05 06 07、單次發(fā)送10幀，如圖10。

圖10 USBCAN設(shè)備軟件界面

打開SSCOM串口通訊軟件，選擇對應(yīng)串口，設(shè)置波特率9600、數(shù)據(jù)位8、停止位1。打開串口后由USBCAN軟件發(fā)送數(shù)據(jù)，則串口界面收到數(shù)據(jù)如圖 11所示。若要通過串口向USBCAN設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，同樣可在字符串輸入框內(nèi)輸入要發(fā)送的數(shù)據(jù)，前提是必須滿足格式要求，否則模塊將不能轉(zhuǎn)換。

圖 11 串口接收數(shù)據(jù)

通過以上測試方式進(jìn)行詳細(xì)測試后，如滿足設(shè)計需求則可應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品中去。

注意事項

• 模塊在“配置模式”和“正常工作”切換后應(yīng)使模塊復(fù)位，否則模塊還處于原來的工作狀態(tài)；
• 配置時，UART的波特率為9600bps，無法更改；
• CSM100、CSM100-L、CSM100V33僅支持透明轉(zhuǎn)換及透明帶標(biāo)識轉(zhuǎn)換；
• CSM100T、CSM100TL僅支持自定義轉(zhuǎn)換；
• 產(chǎn)品不支持熱插拔；
• 未使用引腳請懸空處理；
• 產(chǎn)品為ESD敏感器件，請做好防靜電措施；
• 產(chǎn)品供電電壓切勿超過允許范圍，以免損壞產(chǎn)品。