本實(shí)用新型發(fā)明屬于工業(yè)通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Cortex-M3的CANOpen串口透傳模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

背景技術(shù)：

CAN現(xiàn)場總線是一種由帶CAN控制器組成的高性能串行數(shù)據(jù)局域通信網(wǎng)絡(luò)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。它的總線長度最遠(yuǎn)可達(dá)10千米，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)1Mbps。采用非破壞總線仲裁技術(shù)，即使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓現(xiàn)象。此外，CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)和其它檢錯(cuò)措施，有很好的檢錯(cuò)效果。由于CAN總線具備以上優(yōu)點(diǎn)，它目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人、汽車電子、電力系統(tǒng)和航空工業(yè)等領(lǐng)域中，并形成了國際標(biāo)準(zhǔn)。

CANOpen是一種架構(gòu)在控制局域網(wǎng)路(Controller Area Network,CAN)上的高層通訊協(xié)定，包括通訊子協(xié)定及設(shè)備子協(xié)定，常在嵌入式系統(tǒng)中使用，也是工業(yè)控制常用到的一種現(xiàn)場總線。CANOpen設(shè)備間的通訊模型,包括主從(client/server)模型，與CANOpen主站對應(yīng)的從站設(shè)備不斷出現(xiàn)，從汽車的門把手到工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集裝置等低速率通訊設(shè)備都必須帶有一個(gè)CANOpen從站，這樣設(shè)備廠商就必須花費(fèi)一部分精力用于CANOpen從站的研究，因此提供一種低成本CANOpen從站轉(zhuǎn)串口的模塊顯得必要和緊迫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的問題是：提供一種CANOpen串口透傳模塊，能高效的完成從CANOpen從站到串口的協(xié)議轉(zhuǎn)換，成本較低，便于大規(guī)模使用。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種CANOpen串口透傳模塊，包括基本模塊、微處理器模塊、CAN接口模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，基本模塊、CAN接口模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊分別與微處理器模塊連接，微處理器模塊連接串口設(shè)備，其中；

基本模塊包括電源和時(shí)鐘電路，用于提供電源和時(shí)鐘信號；

微處理器模塊為基于Cortex-M3內(nèi)核的微處理器，用于處理通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換；

CAN接口模塊連接CAN總線，用于CAN報(bào)文數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送；

數(shù)據(jù)存儲模塊為EEPROM。

所述基本模塊中，電源為IODO電源，時(shí)鐘電路包括晶振和復(fù)位電路，晶振誤差在20PPM以內(nèi)。

CAN接口模塊包括CAN控制器和CAN收發(fā)器，CAN收發(fā)器采用高速光耦與CAN控制器進(jìn)行光電隔離，在總線兩端的設(shè)備加120歐姆的匹配電阻，CAN收發(fā)器的CANH和CANL與地之間并聯(lián)兩個(gè)30PF的電容。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)勢：

(1)本實(shí)用新型將具備串口通訊協(xié)議的設(shè)備無縫連接到CAN網(wǎng)絡(luò)中，大大增加了此類設(shè)備的應(yīng)用場景，同時(shí)大大增加了CANOpen主站的外圍從站設(shè)備類型，同時(shí)大大降低了從站設(shè)備的研發(fā)周期，相應(yīng)從站設(shè)備廠家再也不用關(guān)心從站協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過程，只需要專心實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)備功能即可，大大加速了相應(yīng)設(shè)備的產(chǎn)品化進(jìn)程；

(2)本實(shí)用新型模塊化、低成本化，便于集成到各種設(shè)備中，同時(shí)具備高速轉(zhuǎn)換，高速計(jì)算的特性，滿足大部分場合需求。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型發(fā)明的實(shí)施過程。

本實(shí)用新型為一種基于Cortex-M3的CANOpen串口透傳模塊，包括基本模塊、微處理器模塊、CAN接口模塊及數(shù)據(jù)存儲模塊等四部分，如圖1所示，基本模塊、CAN接口模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊分別與微處理器模塊連接，微處理器模塊連接串口設(shè)備。

基本模塊，主要由保證系統(tǒng)正常工作的外圍電路組成，包含電源和時(shí)鐘電路，電源采用IODO電源，能提供5V和3.3V穩(wěn)定電壓即可，時(shí)鐘電路的晶振的誤差在20PPM以內(nèi)；基本模塊的電路結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，這里就不再贅述。

微處理器模塊，其主要是指基于Cortex-M3內(nèi)核的微處理器，此類處理器性價(jià)比較高，適合用來處理CANOpen從站協(xié)議，其主要工作是負(fù)責(zé)CANOpen從站協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，并將其轉(zhuǎn)換成串口協(xié)議。比如STM32系列，本實(shí)施例采用TI公司的STM32F105R8，它集成CAN2.0控制器，性價(jià)比較高。微處理器模塊的工作流程如下：首先初始化工作，包括系統(tǒng)初始化，CAN控制器及串口控制器初始化等，其次，是CANOpen從站協(xié)議單元與相應(yīng)的主站設(shè)備完成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，待CANOpen從站協(xié)議單元正常啟動(dòng)后協(xié)議轉(zhuǎn)換單元開始工作，主要用來平衡CANOpen從站和串口協(xié)議相關(guān)的狀態(tài)，完成CANOpen 協(xié)議到串口協(xié)議的無縫對接，最后是串口協(xié)議單元將數(shù)據(jù)打包成串口數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行傳輸。這里對微處理器模塊中的程序設(shè)置為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述。

CAN接口模塊，主要包括CAN控制器和CAN收發(fā)器，其中如果微處理器集成了CAN控制器則不需要外接CAN控制器，如果微處理器沒有集成CAN控制器則需要外接CAN控制器，CAN控制器主要完成報(bào)文控制、數(shù)據(jù)濾波等功能，CAN收發(fā)器選擇的是TJA1050,它是CAN協(xié)議控制器和物理總線的接口，是一種標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN收發(fā)器，主要用來完成CAN報(bào)文數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。CAN接口模塊中，CAN收發(fā)器采用高速光耦與CAN控制器進(jìn)行光電隔離，高速光耦提高了總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，能避免數(shù)據(jù)受到不必要的外界影響并能保護(hù)元器件,另外在總線兩端的設(shè)備加120歐姆的匹配電阻會(huì)使數(shù)據(jù)通信的抗干擾性以及可靠性大大加強(qiáng)，CANH和CANL與地之間分別并聯(lián)一個(gè)30PF的小電容，可以濾除總線上的高頻干擾并且具有一定的防電磁輻射的能力。

數(shù)據(jù)儲存模塊主要是用來儲存系統(tǒng)的配置信息，如CAN波特率，串口波特率等信息，要求的儲存空間一般比較小，1K的片外EEPROM已經(jīng)足夠使用，也可以選擇微處理器自帶EEPROM。數(shù)據(jù)存儲模塊的主要用途是通過上位機(jī)將串口參數(shù)、CAN參數(shù)以及轉(zhuǎn)換參數(shù)數(shù)據(jù)寫入到EEPROM，其中串口參數(shù)主要包括串口通訊速率、串口號、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位及停止位等，CAN參數(shù)主要包括波特率、CAN ID及幀類型等，轉(zhuǎn)換參數(shù)主要包括轉(zhuǎn)換模式、轉(zhuǎn)換方向以及是否將CAN幀信息及幀ID轉(zhuǎn)發(fā)到串行幀中，模塊啟動(dòng)后上述配置數(shù)據(jù)將被加載到相應(yīng)的工作單元中。本實(shí)施例采用的存儲介質(zhì)為AT24C02，它是一個(gè)2K位字長的EEPROM。

本實(shí)用新型的工作過程如下：

首先，串口透傳模塊上電進(jìn)行初始化工作，具體包括系統(tǒng)初始化，CAN控制器及串口控制器初始化等；

其次，是微處理器模塊實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，CANOpen從站協(xié)議單元與相應(yīng)的主站設(shè)備完成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，平衡CANOpen從站和串口協(xié)議相關(guān)的狀態(tài)，完成CANOpen協(xié)議到串口協(xié)議的無縫對接；

最后是微處理器模塊將數(shù)據(jù)打包成串口數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送給串口設(shè)備進(jìn)行傳輸。

以上所述為本實(shí)用新型發(fā)明最佳的實(shí)施方式，但并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的原則和精神之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。