CN104391814A - 一种参数可调节的通用rs232-can总线适配器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种参数可调节的通用RS232-CAN总线适配器，232接口电平转换模块连接串口设备；CAN总线收发接口模块与CAN总线联网设备插接；微处理器读取数据存储模块内的配置文件信息，设置串行通信的波特率和CAN总线数据传输速率，当CAN总线收发接口模块接收到数据后，将数据通过232接口电平转换模块发送出去；当232接口电平转换模块接收到数据后，将数据以报文的形式通过CAN总线收发接口模块传送到CAN总线通信网络中。本发明的通信参数可根据需要修改设置，性能稳定，不仅实时性好、通用性强，且设置简单、操作方便，使用较为灵活。

Description

一种参数可调节的通用RS232-CAN总线适配器
技术领域
本发明涉及数据传输协议转换领域，尤其涉及一种参数可调节的通用RS232-CAN总线适配器。
背景技术
CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯总线，它具有以下主要特性：组网方便，接线简单，成本较低，数据传输可靠性高、支持远距离高速的数据传输和多主机的工作方式。可广泛应用于过程控制设备和测控设备之间的互联，满足各类终端设备构成的实时测制系统中数据高速可靠传输及复杂应用的需求。
RS232总线具有通行协议简单，使用简单，可与标准计算机串口相连，已被广泛地用作嵌入式设备及终端板卡的通信接口。但由于CAN总线和RS232总线结构、通信协议及数据组网方式的不同，使得两者不能直接互联通信，为了实现不同接口设备之间连接的不便，首先必须解决CAN总线和RS232总线数据传输协议的转换。
目前，市场上已有一些实现此类功能的RS232-CAN总线适配器，但大多数RS232-CAN总线适配器的通信参数——波特率和数据传输速率都已固化在芯片内部应用程序中，用户不可自行修改参数，不能满足应用需求复杂多变的环境，通用性和灵活性较差；部分产品可采用特定的上位机软件，在PC机上配置通信参数，但操作过程相对复杂，并且此类设备价格较贵，成本较高，不利于推广。因此，研究和设计一种参数可调节的通用RS232-CAN总线适配器，在通信领域的意义尤为重要。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种RS232-CAN总线适配器，可完成CAN总线与标准的RS-232串行通信之间的协议转换，实现实时数据信息的高速透明传输，而且通信参数可根据需要修改设置，性能稳定，不仅实时性好、通用性强，且设置简单、操作方便，使用较为灵活。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括微处理器、232接口电平转换模块、CAN总线收发接口模块和数据存储模块，所述232接口电平转换模块设有RS232串行数据接口，连接PC、PLC、工控机或带串口的嵌入式板卡终端联网设备；所述CAN总线收发接口模块由CAN控制器和CAN收发器组成，该CAN总线收发接口模块设有插拔式接线端子，通过CAN总线传输线端子与CAN总线联网设备插接；所述的微处理器读取数据存储模块内的配置文件信息，初始化通信参数，设置串行通信的波特率和CAN总线数据传输速率，打开串行数据接收中断及外部中断，当CAN总线收发接口模块接收到数据后，将数据转发到串口发送缓冲区通过232接口电平转换模块发送出去；当232接口电平转换模块接收到数据后，将数据以报文的形式通过CAN总线收发接口模块传送到CAN总线通信网络中。
本发明还包括电源模块，将输入的5-35V直流电源转换为5V供给微处理器、232接口电平转换模块和CAN总线收发接口模块；将5V直流电源转换为3.3V供给数据存储模块。
本发明还包括工作状态指示灯模块，所述的工作状态指示灯模块包括电源指示灯、串口数据收发指示灯和CAN总线数据收发指示灯，其中串口数据收发指示灯和CAN总线数据收发指示灯均由PNP型三极管S8550进行驱动控制，所述三极管以灌电流负载的电路形式与微处理器I/O口电性连接。
本发明的有益效果是：能有效解决CAN总线和RS232总线数据传输协议的转换，实现CAN总线和RS232总线接口设备之间的直接互联；采用非易失性的SD卡存储器作为数据存储介质，通过修改SD卡数据存储模块中的配置文件信息，设置串行通信的波特率和CAN总线数据传输速率，可以实现对RS232-CAN总线适配器通信参数的自由配置，操作简单，使用方便，配置灵活，通用性强；而且本发明的参数可调节的通用RS232-CAN总线适配器外围接口均设置成标准的插拔式结构，供电电源电压范围宽，进一步增强了其通用性。
附图说明
图1为本发明中RS232-CAN总线适配器一种具体实施例的模块结构示意图；
图2为本发明中电源模块电路图；
图3为本发明中232接口电平转换模块电路图；
图4为本发明中CAN总线收发接口模块电路图；
图5为本发明中SD卡数据存储模块电路图；
图6为本发明中工作状态指示灯模块电路图；
图7为本发明中利用RS232-CAN总线适配器进行协议转换的程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供了一种RS232-CAN总线适配器，其包括：微处理器、电源模块、232接口电平转换模块、CAN总线收发接口模块、SD卡数据存储模块、工作状态指示灯模块，所述微处理器为STC5A60S2单片机，所述232接口电平转换模块与串口设备连接，CAN总线收发接口模块与CAN总线设备或CAN总线网络连接，SD卡数据存储模块可插入SD卡。
其中，所述微处理器中固化有嵌入式程序，SD卡数据存储模块内预存有配置文件信息，该数据存储模块为SD卡存储器。
本发明中，所述电源模块内设有电压转换电路，用三端固定正输出的集成稳压芯片LM7805和低压差电压调节器ASM1117-3.3进行设计，可将输入的5-35V宽范围直流电源转换为5V供给相应的工作单元；并可将5V直流电源转换为3.3V供给SD卡数据存储模块工作。
再者，所述232接口电平转换模块设有RS232串行数据接口，由MAX232芯片实现RS232总线逻辑电平和对TTL逻辑电平的转换，可以方便地连接PC、PLC、工控机或其他带串口的嵌入式板卡终端联网设备。
其次，所述CAN总线收发接口模块由CAN控制器和CAN收发器组成，CAN收发器为PCA82C250芯片，实现CAN总线协议物理层的功能，提供CAN控制器和物理总线之间的接口；CAN控制器为MCP2515，实现CAN总线协议数据链路层的功能，该CAN总线收发接口模块设有插拔式接线端子，可以通过CAN总线传输线端子与CAN总线联网设备直接插接。
同时，所述适配器上设有工作状态指示灯模块，该工作状态指示灯模块包括有电源指示灯、串口数据收发指示灯和CAN总线数据收发指示灯，其中串口数据收发指示灯和CAN总线数据收发指示灯均由PNP型三极管S8550进行驱动控制，所述三极管以灌电流负载的电路形式与微处理器I/O口电性连接。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
步骤a，将232接口电平转换模块通过DB9型串口与PC机或者其他带有串口的设备相连。
步骤b，将CAN总线收发接口模块通过插拔式接线端子与CAN总线设备(CAN总线网络)相连。
步骤c，在SD卡数据存储模块中插入一张预存配置文件信息的SD卡。
步骤d，通过DC-005电源接口接入9V～35V的直流电源，开启电源模块，工作状态指示灯模块的电源指示灯亮，微处理器执行内部固化的嵌入式程序，完成初始化工作。
步骤e，微处理器，读取SD卡数据存储模块内SD卡中配置文件信息，初始化通信参数，设置串行通信的波特率和CAN总线数据传输速率。
步骤f，微处理器打开串行数据接收中断及外部中断，当CAN总线收发接口模块接收到数据后，工作状态指示灯模块的CAN总线数据收发指示灯闪烁，启动串口发送程序，将数据转发到串口发送缓冲区通过232接口电平转换模块发送出去；当232接口电平转换模块接收到数据后，工作状态指示灯模块的串口数据收发指示灯闪烁，调用CAN发送子程序，将数据以报文的形式通过CAN总线收发接口模块传送到CAN总线通信网络中。
如图1所示，本发明提供一种RS232-CAN总线适配器，其包括：微处理器2、电源模块1、232接口电平转换模块3、CAN总线收发接口模块4、SD卡数据存储模块5、工作状态指示灯模块6，所述微处理器2为STC5A60S2单片机，所述232接口电平转换模块3与串口设备连接，CAN总线收发接口模块4与CAN总线设备或CAN总线网络连接，SD卡数据存储模块5可插入SD卡。
其中，所述微处理器2中固化有嵌入式程序，该微处理器2采用工业级LQFP封装芯片，使得性能稳定；整体集成度高，安装连接方便，易于维护使用。在本发明具体实施例中，选择高性能低功耗的单片机作为微处理器，大大地降低了成本。
如图2所示，电源模块内设有电压转换电路，通过三端固定正输出的集成稳压芯片LM7805将输入的5-35V宽范围直流电源转换为5V供给相应的工作单元；并通过低压差电压调节器ASM1117-3.3将5V直流电源转换为3.3V供给SD卡数据存储模块工作。本发明通过设计合理的电源模块电路满足各个工作单元的工作电压需求，输入电源电压范围宽，通用性强，而且电源可以通过DC-005电源接口接入，连接使用方便。
如图3所示，232接口电平转换模块设有RS232串行数据接口，由MAX232芯片实现RS232总线逻辑电平和对TTL逻辑电平的转换，可以方便的连接PC、PLC、工控机或其他带串口的嵌入式板卡终端联网设备，通用性强，可靠性较高。
如图4所示，CAN总线收发接口模块由CAN控制器和CAN收发器组成，CAN收发器为PCA82C250芯片，实现CAN总线协议物理层的功能，提供CAN控制器和物理总线之间的接口；CAN控制器为MCP2515，实现CAN总线协议数据链路层的功能。该CAN总线收发接口模块设有插拔式接线端子，可以通过CAN总线传输线端子与CAN总线联网设备直接插接，操作方便，连接可靠。
本发明设有232接口电平转换模块和CAN总线收发接口模块，通过简单地与相应接口设备的连接就可以实现CAN总线与标准的RS-232串行通信标准之间的协议转换，并且用户不用知道复杂的RS232总线和CAN总线通讯原理及协议，不用更改程序即可实现串口设备与CAN总线设备或CAN总线网络连接，实现对数据信息的透明传输，使用较为灵活。
其次，如图5所示，本发明中设置有SD卡数据存储模块，SD卡中预存有配置文件信息，用户通过简单的修改SD卡数据存储模块中配置文件信息的参数，就可以灵活地选择所需的串口波特率和CAN总线数据传输速率，因此具有设置简单、操作方便的优点。
同时，所述RS232-CAN总线适配器上设有工作状态指示灯模块，微处理器、电源模块、232接口电平转换模块、CAN总线收发接口模块、SD卡数据存储模块及工作状态指示灯模块均设置于同一个集成电路板上。该工作状态指示灯模块分别与电源模块、232接口电平转换模块和CAN总线收发接口模块电性连接，如图6所示，该工作状态指示灯模块内包括有电源指示灯、串口数据收发指示灯和CAN总线数据收发指示灯，通过指示灯的亮灭变换可以轻松获得该RS232-CAN总线适配器所处的工作状态。
在使用中，如图7所示，本RS232-CAN总线适配器使用方法及其数据传输协议转换流程包括如下步骤：
步骤a，232接口电平转换模块与带有串口的设备相连接。本发明的RS232-CAN总线适配器在使用时，232接口电平转换模块可以通过DB9型串口与PC机或者其他带有串口的设备相连。
步骤b，CAN总线收发接口模块与CAN总线设备或CAN总线网络连接。本发明的RS232-CAN总线适配器在使用时，CAN总线收发接口模块可以通过插拔式接线端子与CAN总线设备(CAN总线网络)相连。
步骤c，在SD卡中存入通信参数配置信息文件，插入SD卡数据存储模块。本发明的RS232-CAN总线适配器在使用时，SD卡数据存储模块需要插入一张预存有配置文件的SD。
步骤d，通过电源接口接入9V～35V的直流电源，开启电源模块，工作状态指示灯模块的电源指示灯亮，微处理器执行内部固化的嵌入式程序，完成初始化工作。本发明的RS232-CAN总线适配器在使用时，电源模块可以通过DC-005电源接口与直流电源接口相连。
步骤e，微处理器，读取SD卡数据存储模块内SD卡中配置文件信息，初始化通信参数。
步骤f，微处理器打开串行数据接收中断及外部中断，当CAN总线收发接口模块接收到数据后，工作状态指示灯模块的CAN总线数据收发指示灯闪烁，启动串口发送程序，将数据转发到串口发送缓冲区通过232接口电平转换模块发送出去；当232接口电平转换模块接收到数据后，工作状态指示灯模块的串口数据收发指示灯闪烁，调用CAN发送子程序，将数据以报文的形式通过CAN总线收发接口模块传送到CAN总线通信网络中。
作为本发明的一种选择性实施例，该SD卡数据存储模块可以采用非易失性的SD卡存储器作为数据存储介质。具体的，在该步骤c中，数据通信参数由用户自由配制，用户通过更改SD卡数据存储模块中的配置文件信息，给出串行通信的波特率和CAN总线数据传输速率，可以实现对RS232-CAN总线适配器通信参数的配置。
综上所述，本发明的参数可调节的通用RS232-CAN总线适配器，其采用高性能低功耗的单片机为处理器，其电源模块选用集成稳压芯片LM7805和低压差电压调节器ASM1117-3.3设计电压转换电路，供电电源电压范围宽；其232接口电平转换模块由MAX232芯片实现RS232总线逻辑电平和对TTL逻辑电平的转换，CAN总线收发接口模块以PCA82C250芯片为CAN收发器，以MCP2515芯片为CAN控制器，IC芯片均选用贴片小尺寸封装，使得整个通用RS232-CAN总线适配器的结构简单，体积小巧；同时，其在微处理器中植入了CAN总线收发程序、串口收发程序，普通用户只需做好简单的接口连接，即可完成CAN总线与标准的RS-232串行通信之间的协议转换，实现实时数据信息的高速透明传输，使用非常简便；再者，用户还可以通过SD卡数据存储模块中的配置文件修改串行通信的波特率和CAN总线数据传输速率，以适应用户多样化的通信传输需求，从而增加了其应用的通用性和灵活性。
本发明的参数可调节的通用RS232-CAN总线适配器，能有效解决CAN总线和RS232总线数据传输协议的转换，实现CAN总线和RS232总线接口设备之间的直接互联，并且通信参数可自由配置，操作简单，安装连接方便，使用灵活，通用性强；可广泛应用于过程控制设备和测控设备之间的互联，以方便接入RS232总线及CAN总线网络，满足各类终端设备构成的实时测制系统中数据高速可靠传输及复杂应用的需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种参数可调节的通用RS232-CAN总线适配器，包括微处理器、232接口电平转换模块、CAN总线收发接口模块和数据存储模块，其特征在于：所述232接口电平转换模块设有RS232串行数据接口，连接PC、PLC、工控机或带串口的嵌入式板卡终端联网设备；所述CAN总线收发接口模块由CAN控制器和CAN收发器组成，该CAN总线收发接口模块设有插拔式接线端子，通过CAN总线传输线端子与CAN总线联网设备插接；所述的微处理器读取数据存储模块内的配置文件信息，初始化通信参数，设置串行通信的波特率和CAN总线数据传输速率，打开串行数据接收中断及外部中断，当CAN总线收发接口模块接收到数据后，将数据转发到串口发送缓冲区通过232接口电平转换模块发送出去；当232接口电平转换模块接收到数据后，将数据以报文的形式通过CAN总线收发接口模块传送到CAN总线通信网络中。
2.根据权利要求1所述的参数可调节的通用RS232-CAN总线适配器，其特征在于：还包括电源模块，将输入的5-35V直流电源转换为5V供给微处理器、232接口电平转换模块和CAN总线收发接口模块；将5V直流电源转换为3.3V供给数据存储模块。
3.根据权利要求1所述的参数可调节的通用RS232-CAN总线适配器，其特征在于：还包括工作状态指示灯模块，所述的工作状态指示灯模块包括电源指示灯、串口数据收发指示灯和CAN总线数据收发指示灯，其中串口数据收发指示灯和CAN总线数据收发指示灯均由PNP型三极管S8550进行驱动控制，所述三极管以灌电流负载的电路形式与微处理器I/O口电性连接。
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