Daim ntawv thov tsim rau RS-232-rau-CAN Hloov Kho Siv Fieldbus Technology

1 Kev Taw Qhia

Kev sib txuas lus ntawm cov cuab yeej siv feem ntau suav nrog ntau yam khoom siv kho vajtse thiab software, nrog rau cov txheej txheem siv los txuas cov txheej txheem khoos phis tawj (tus kheej lub khoos phis tawj lossis chaw ua haujlwm) rau cov khoom siv automation. Yog li ntawd, feem ntau cov khoom siv automation tau tsim los ua cov lus txib yooj yim uas tau sib xws nrog cov qauv serial chaw nres nkoj pom ntawm tus kheej lub khoos phis tawj lossis ntxiv rau - ntawm daim npav serial chaw nres nkoj. RS-232 tam sim no yog qhov feem ntau siv serial interface hauv PC thiab kev lag luam kev sib txuas lus. RS-232 txhais tau tias yog ib qho -tus qauv kawg uas tsim los txuas ntxiv kev sib txuas lus nyob rau hauv kev sib txuas lus ceev ceev. Vim tias RS-232 sib koom ua ke cov teeb liab sib txawv ntawm lub transmitter thiab receiver, nws siv tsis tau cov teeb liab sib txawv; txwv tsis pub, cov suab nrov hom yuav ua ob peb rau hauv lub teeb liab system. Tus qauv RS-232 qhia qhov siab tshaj plaws ntawm qhov deb ntawm tsuas yog 15 m thiab qhov siab tshaj plaws kis tau tus nqi ntawm 20 kbit / s.

CAN, luv luv rau "Controller Area Network," yog ib qho ntawm cov tsheb loj tshaj plaws siv thoob ntiaj teb. Ib lub network nkaus xwb uas tsim los ntawm CAN tsheb npav yog txwv los ntawm cov yam ntxwv hluav taws xob ntawm lub network kho vajtse. Raws li ntau- tus tswv tsheb sib txuas lus sib txuas, CAN cov qauv tsim tshwj xeeb yuav tsum muaj tus nqi siab me ntsis thiab muaj zog tiv thaiv hluav taws xob cuam tshuam, nrog rau kev muaj peev xwm txheeb xyuas cov teeb meem tshwm sim ntawm lub tsheb npav sib txuas lus. Txawm tias thaum lub teeb liab kis tau tus mob mus txog 10 km, CAN tseem tuaj yeem muab cov ntaub ntawv xa mus txog li 50 kbit / s. Table 1 qhia txog kev sib raug zoo ntawm qhov siab tshaj plaws kis tau tus mob ntawm ob lub nodes ntawm lub tsheb npav CAN thiab lawv cov nqi me ntsis.

Qhov siab tshaj plaws nrug nruab nrab ntawm Ob Nodes nyob rau hauv daim duab peb sab Configuration nyob rau hauv ib tug CAN Bus System

Tus nqi qis / kbps 1000 500 250 125 100

Qhov siab tshaj plaws / m 40 130 270 530 620

Tus nqi qis (kbps) 50 20 10 5

Qhov siab tshaj plaws (m) 1300 3300 6700 10000

Raws li pom tau, lub tsheb npav CAN yog lub tsheb npav zoo tshaj plaws rau RS -232 hais txog kev ua haujlwm ntawm lub sijhawm tiag tiag, kev hloov pauv, hloov pauv, thiab kev ntseeg tau. Thaum ob lub serial li nyob deb sib nrug thiab tsis tuaj yeem txuas ncaj qha ntawm RS-232, RS-232 tuaj yeem hloov mus rau CAN kom ua tiav kev sib txuas ntawm cov khoom siv sib txuas ntawm lub npav CAN.

Txawm li cas los xij, RS-232 thiab tuaj yeem sib txawv ntawm cov qib voltage thiab cov qauv qauv. Tshwj xeeb:

Tus qauv RS-232 siv cov logic tsis zoo, txhais cov theem voltage ntawm +3V thiab +15V raws li logic "0" thiab ib qho voltage theem ntawm -3V thiab -15V raws li logic "1." CAN signals, ntawm qhov tod tes, raug xa mus siv qhov sib txawv voltage. Ob kab teeb liab hu ua "CAN_H" thiab "CAN_L." Hauv lub xeev zoo li qub, ob qho tib si yog kwv yees li 2.5V; lub xeev no yog sawv cev raws li lub ntsiab lus "1" thiab tseem hu ua "recessive." Thaum CAN_H siab dua CAN_L, nws sawv cev rau qhov laj thawj "0," hu ua "dominant." Hauv lub xeev tseem ceeb, cov nqi hluav taws xob raug yog: CAN_H=3.5V, CAN_L=1.5V;

Cov qauv txheej txheem rau RS-232 serial chaw nres nkoj yog: ib qho pib me ntsis, yim cov ntaub ntawv khoom, ib qho programmable cuaj ntsis (uas ua haujlwm raws li qhov chaw nyob / cov ntaub ntawv me me rau kev sib kis thiab txais tos), thiab ib qho nres me ntsis. CAN cov ntaub ntawv thav duab hom muaj xws li: ncej header + ID + cov ntaub ntawv (uas tuaj yeem muab faib ua ob hom: qauv thav duab thiab txuas ntxiv).

Yog li ntawd, tus tsim yuav tsum muaj lub microcontroller los ua kev hloov pauv xws li qib thiab ncej hom hloov pauv. Cov txheej txheem hloov dua siab tshiab tau pom hauv daim duab 1.

2 Kho vajtse Tsim rau RS-232-rau-CAN Hloov pauv

Hauv kev tsim lub RS-232-rau-CAN hloov khoom siv, AT89C52 microcontroller yog siv los ua microprocessor; SJA1000 yog siv los ua CAN microcontroller. SJA1000 koom ua ke cov txheej txheem lub cev thiab cov ntaub ntawv txuas txheej ua haujlwm ntawm CAN raws tu qauv thiab tuaj yeem ua haujlwm dhau ntawm cov ntaub ntawv sib txuas lus; Lub AT82C250 ua haujlwm raws li qhov sib cuam tshuam ntawm CAN maub los thiab lub tsheb npav lub cev, muab kev sib txawv sib kis tau rau lub tsheb npav thiab qhov sib txawv ntawm kev txais tos rau CAN maub los. Peb hom kev khiav hauj lwm sib txawv (siab-ceev, kev tswj txoj kab nqes, thiab standby) tuaj yeem xaiv los ntawm tus pin 3 ntawm AT82C250. Thaum tus pin 3 yog hauv av, lub cuab yeej ua haujlwm hauv hom kev kub ceev; high-speed optical cais yog siv los ntawm 6N137, uas tiv thaiv kev cuam tshuam los ntawm cov teeb liab sab nraud; MAX232 yog siv los hloov 232-theem teeb liab mus rau TTL qib rau microcontroller interface nti. Rau cov ntsiab lus kho vajtse interface Circuit Court, thov xa mus rau cov peev txheej cuam tshuam rau SJA1000; cov lus piav qhia ntxiv tsis muaj nyob ntawm no. Txawm li cas los xij, cov ntsiab lus hauv qab no yuav tsum tau sau tseg.

(1) Ib qho 120Ω resistor txuas rau ntawm ob qho kawg ntawm lub npav CAN kom phim lub tsheb npav impedance, yog li txhim kho kev tiv thaiv kev cuam tshuam thiab kev ntseeg siab ntawm cov ntaub ntawv kev sib txuas lus. Hauv kev xyaum, txawm li cas los xij, nws txaus los xyuas kom meej tias lub shunt resistor ntawm "CAN_H" thiab "CAN_L" hauv CAN network yog 60Ω.

(2) Pin 20 (RX1) ntawm SJA1000 tuaj yeem ua rau hauv av thaum tsis siv (saib software tsim rau qhov laj thawj tshwj xeeb); thaum ua ke nrog kev teeb tsa me ntsis CDR.6, qhov no tuaj yeem ua kom lub tsheb npav ntev.

(3) Txoj kev sib txuas ntawm tus pins TX0 thiab TX1 txiav txim siab theem ntawm cov zis tawm. Xa mus rau cov chaw hauv Cov Ntawv Sau Npe Tswj Xyuas Cov Ntawv Pov Thawj (OCR) kom paub meej.

(4) Ib txoj kab nqes resistor txuas nrog RS tus pin ntawm AT82C250 thiab hauv av. Tus nqi kuj tuaj yeem hloov kho kom haum raws li kev sib txuas lus hauv tsheb npav, feem ntau yog li ntawm 16 kΩ txog 140 kΩ.

(5) MAX232 yuav tsum muaj plaub lub tshuab hluav taws xob electrolytic -C1, C2, C3, thiab C4-uas kuj siv rau kev hloov hluav taws xob sab hauv. Txhua tus muaj qhov ntsuas ntawm 1 μF / 25 V; tantalum capacitors raug pom zoo, thiab lawv yuav tsum muab tso rau ze li ntawm lub nti li sai tau. A 0.1 μF decoupling capacitor yuav tsum tau txuas ntawm VCC fais fab mov thiab hauv av.

3 Software Design for RS-232 to CAN Conversion

Raws li kev tswj hwm microprocessor, siv qhov chaw nres nkoj txais tos thiab tuaj yeem cuam tshuam thaum sib pauv cov ntaub ntawv ntawm RS-232 thiab CAN tuaj yeem txhim kho kev ua haujlwm tau zoo. Daim ntawv qhia txog kev khiav dej num tseem ceeb tau qhia hauv daim duab 2. Lub SJA1000 tsuas tuaj yeem pib pib dua hauv hom rov pib dua; Qhov no feem ntau suav nrog kev teeb tsa hom kev ua haujlwm, kev faib sijhawm, thiab kev lees txais cov ntawv sau npe, teeb tsa baud tus nqi tsis, thiab teeb tsa kev cuam tshuam rau npe.

3.1 Teem Lub CAN Lim Tus Nqi

Ib qho tseem ceeb ntawm CAN raws tu qauv yog tus nqi baud. Cov neeg siv tuaj yeem teeb tsa txoj haujlwm ntawm cov ntsiab lus me ntsis hauv lub sijhawm me ntsis thiab tus lej ntawm cov qauv, tso cai rau lawv ua kom zoo dua kev ua haujlwm hauv network rau lawv cov ntawv thov. Txawm li cas los xij, thaum lub sijhawm ua kom zoo dua no, kev saib xyuas yuav tsum tau them rau kev sib raug zoo ntawm kev ua siab ntev ntawm kev siv oscillator siv rau lub sijhawm me ntsis thiab kev nthuav tawm qeeb ntawm cov teeb liab sib txawv hauv qhov system.

Lub kaw lus tus nqi me ntsis, fBil, sawv cev rau tus naj npawb ntawm cov ntaub ntawv xa mus rau ib chav tsev ntawm lub sijhawm, piv txwv li, tus nqi baud fBit=1/tBit. Lub sijhawm me ntsis nominal muaj peb yam tsis yog- sib tshooj: SYNC_SEG, TSEG1, thiab TSEG2. Cov ntu peb lub sij hawm no suav hais tias yog tSYNC_SEG, tTSEG1, thiab tTSEG2, feem. Yog li ntawd, lub npe me ntsis lub sij hawm tBit yog qhov sib npaug ntawm peb ntu ntu no.

tBit=tSYNC_SEG + tTSEG1 + tTSEG2

Nyob rau hauv lub sijhawm me ntsis, cov ntu no tau qhia nyob rau hauv cov nqe lus ntawm cov lej sib npaug ntawm ib lub sij hawm yooj yim. Chav tsev lub sij hawm no hu ua lub sij hawm quota (TQ), thiab lub sij hawm ntawm ib lub sij hawm quota yog ib lub voj voog ntawm CAN system moos (tSCL), uas yog muab los ntawm lub sij hawm oscillator moos (tCLK). Lub moos CAN tuaj yeem hloov kho los ntawm kev ua haujlwm ntawm qhov prescaler (baud tus nqi preset tus nqi, BRP). Tshwj xeeb:

tSCL=BRP × 2tCLK=2BPR/fCLK

Lwm lub sij hawm tseem ceeb heev rau CAN me ntsis sij hawm xam yog lub synchronization dhia dav (SJW), uas muaj lub sij hawm ntawm tSJW. SJW ntu tsis yog ib feem ntawm lub voj voog me ntsis; es, nws txhais qhov siab tshaj plaws ntawm TQs uas lub voj voog me ntsis txuas ntxiv lossis luv luv thaum lub sijhawm rov ua dua tshiab. Tsis tas li ntawd, CAN raws tu qauv tso cai rau cov neeg siv los teev cov qauv me ntsis (SAM), uas tuaj yeem yog ib qho - qauv qauv lossis peb hom - qauv (xaiv ib qho txiaj ntsig los ntawm peb cov qauv). Hauv ib qho - qauv qauv, qhov piv txwv yog qhov kawg ntawm TSEG1 ntu. Hauv peb- qauv qauv, ob qho piv txwv ntxiv yog muab piv rau ib hom qauv - qauv; cov no nyob ua ntej kawg ntawm TSEG1 ntu, sib cais los ntawm ib qho TQ.

3.2 Serial Chaw nres nkoj Baud tus nqi kuaj pom

Thaum lub serial ntaus ntawv ua raws li tus tswv tsev, yog tias koj xav tau los kuaj xyuas qhov chaw nres nkoj baud tus nqi ntawm cov khoom hloov pauv thaum lub sijhawm ntawd, koj tuaj yeem tsim tus tswv tsev tau txais baud tus nqi (9600 baud, piv txwv li) thiab xa cov cim tshwj xeeb (lub tsheb thauj mus los, piv txwv li) los ntawm lub davhlau ya nyob twg. Ua li no, tus tswv tsev tuaj yeem txiav txim siab qhov kev sib txuas lus baud tus nqi ntawm cov cuab yeej hloov pauv raws li cov ntaub ntawv tau txais cov cim. ASCII tus nqi ntawm cov khoom thauj rov qab yog 0DH; cov txiaj ntsig tau txais ntawm tus nqi sib txawv baud yog teev nyob rau hauv Table 2.

Bytes tau txais ntawm tus nqi sib txawv Baud

Baud Rate (ntsis / s) Tau Bytes (Hexadecimal) Baud Rate (ntsis / s) Tau txais Bytes (Hexadecimal)

1200 80 4800 E6

1800 F0 9600 0D

2400 78 19200 F*

3.3 Serial Port Flow Control

Lo lus "flow" siv ntawm no yog hais txog cov ntaub ntawv ntws. Cov ntaub ntawv poob feem ntau tshwm sim thaum sib kis ntawm ob qhov chaw nres nkoj serial. Txij li thaum lub microcontroller's tsis muaj peev xwm txwv, yog tias qhov tsis muaj puv thaum tau txais cov ntaub ntawv, cov ntaub ntawv txuas ntxiv xa mus rau lub sijhawm ntawd yuav ploj mus. Flow tswj tau zoo daws qhov teeb meem no: thaum qhov kawg tau txais tsis tuaj yeem ua cov ntaub ntawv hauv lub sijhawm, qhov kev tswj hwm ntws xa tawm "tsis tau txais" teeb liab, ua rau qhov kawg xa mus kom tsis txhob kis mus txog thaum nws tau txais "rov pib kis" teeb liab. Yog li ntawd, kev tswj dej ntws tswj cov txheej txheem xa cov ntaub ntawv thiab tiv thaiv cov ntaub ntawv poob. Ob hom kev tswj kev khiav dej num feem ntau yog kho vajtse khiav tswj (xws li RTS / CTS, DTR / CTS, thiab lwm yam) thiab software ntws tswj (XON / XOFF- txuas ntxiv / nres). Cov lus piav qhia hauv qab no tsuas yog tsom mus rau kev tswj hwm kev tswj hwm kho vajtse siv RTS / CTS.

Thaum siv cov khoom siv rau kev tswj xyuas ntws, RTS thiab CTS tus pins ntawm lub davhlau ya nyob twg serial txuas nrog microcontroller's I / O ports, thiab pib / nres cov cim tau txais thiab xa los ntawm kev teeb tsa I / O ports rau 1 lossis 0. Cov ntaub ntawv davhlau ya nyob twg cov khoom siv (xws li lub khoos phis tawj) siv RTS los pib cov ntaub ntawv xa mus rau microcontroller, thaum lub microcontroller pib siv cov ntaub ntawv xa mus rau lub microcontroller. ntws los ntawm lub computer. Txhawm rau siv txoj kev sib tuav tes kho vajtse no, tus chij siab - qib thiab tus chij qis - theem tau teeb tsa thaum lub sijhawm ua haujlwm raws li qhov loj ntawm qhov tsis tau txais. Thaum tus nqi ntawm cov ntaub ntawv hauv qhov tsis sib haum mus txog qhov siab - theem pib, CTS kab ntawm qhov kawg tau txais yog teeb tsa qis (logic 0). Thaum qhov kev pab cuam ntawm qhov kawg kis tau pom tias CTS qis, nws nres xa cov ntaub ntawv kom txog thaum cov ntaub ntawv hauv qhov tau txais tsis tau poob qis dua - theem pib thiab CTS tau teeb tsa siab. RTS yog siv los qhia seb cov khoom tau txais puas tau txais cov ntaub ntawv.

3.4 Tau Txais Subroutine

PeliCAN hom txhawb nqa ob tus qauv thiab txuas ntxiv. CAN hom tuaj yeem teeb tsa siv CDR.7 hauv lub moos faib cov npe (0 rau BasicCAN, 1 rau PeliCAN). Thaum tau txais cov ntaub ntawv CAN, FF me ntsis hauv cov ntaub ntawv thav duab yog siv los txiav txim seb nws puas yog tus qauv lossis txuas ntxiv, thiab RTR me ntsis yog siv los txiav txim siab qhov txawv ntawm ib qho chaw taws teeb thiab cov ntaub ntawv thav duab. Cov hauv qab no yog CAN tau txais subroutine:

;//////////////////////////////////////////////////////////////////

;//CAN Data Reception/Unified into a Frame Format with a 2-Byte ID//

;///////////////////////////////////////////////////////////////////////

RECAN:

MOV R0, #C_RE ; Pib chaw nyob ntawm microcontroller's internal buffer

MOV DPTR, #RXBUF ; Nyeem thiab khaws cov ntsiab lus ntawm qhov txais tsis tau

MOVX A, @DPTR ; Nyeem qhov thib ob byte ntawm CAN tsis

MOV @R0, A ; Txuag

JB ACC.7, EFF_RE ; FF me ntsis: 0=SFF, 1=EFF

MOV R2, #0

SJMP SFF_RE ; Nyob ntawm tus lej ID, txoj haujlwm uas "cov ntaub ntawv byte" raug ntes sib txawv

EFF_RE: MOV R2, #2

SFF_RE: MOV R2, #2

SFF_RE:

JB ACC.6, EXIT_RECAN ; Tshawb xyuas RTR ntsis; yog tias 1 (qhov chaw taws teeb), dhia tawm

ANL A, #0FH

MOV R3, A; Hauv qhov no, qhov nruab nrab 4 ntsis sawv cev rau cov ntaub ntawv ntev

MOV C_NUM, A ; Khaws qhov ntev ntawm tus ncej tau txais hauv R3 thiab R5

RDATA 0:

INC DPTR; 2-byte ID

INC R0

MOVX A, @DPTR

MOV @R0, A

INC DPTR

MOVX A, @R0, A

INC DPTR

MOVX A, @DPTR

MOV @R0, A

MOV A, R2; Yog tias EFF, hla ob -byte ID

JZ DRATA 1

INC DPTR

INC DPTR

DAIM 1: ; Cov ntaub ntawv bytes

INC DPTR

INC R0

MOVX A, @DPTR

MOV @R0, A

DJNZ R3, RDATA1

EXIT_RECAN:

RET

4 Kev xaus

Kev ua haujlwm me me ntawm cov khoos phis tawj tau muab cov xwm txheej tsim nyog rau kev txhim kho kev txawj ntse ntawm kev ntsuas thiab tswj cov cuab yeej, ua rau microprocessor - raws li cov khoom siv davhlau ya nyob twg kom muaj peev xwm sib txuas lus zoo tshaj plaws. Nrog rau qhov tshwm sim ntawm qhov nce ntawm cov ntse terminals, cov kev xav tau ntau dua tau muab tso rau hauv kev sib koom ua ke, cov txheej txheem, kev ua haujlwm tiag tiag - lub sijhawm ua haujlwm, nrog rau kev siv tau, hloov pauv, kev ntseeg tau, thiab txawm tias tus nqi. Yog li ntawd, fieldbus technology tuav cov lus cog tseg zoo rau kev txhim kho yav tom ntej. Cov qauv ntawm lub tsheb npav CAN suav nrog tus cim (ID), uas ua rau nws muaj peev xwm muaj ntau lub network hosts hauv ib lub network ntaus ntawv; uas yog, los ntawm cov tswv network no, cov xwm txheej ua haujlwm ntawm tag nrho cov cuab yeej network tuaj yeem raug saib xyuas, thiab kev txiav txim siab tswj tau zoo tuaj yeem ua. Cov cuab yeej no tau tam sim no tau tsim tag nrho thiab tau ua tiav cov txiaj ntsig zoo hauv kev siv tswv yim.