CN108319217A - 基于stm32系统的can、lin控制电路 - Google Patents

基于stm32系统的can、lin控制电路 Download PDF

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杨建军
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/054—Input/output

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Abstract

本发明提供了一种基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，其特征在于，包括：控制器：包括计算机控制接口，所述计算机控制接口与计算机连接；电子开关：通过IO线与所述控制器连接，所述电子开关的输出端连接至少两个CAN收发器；LIN收发器：与所述控制器连接。本发明电路结构简单，成本低廉，同时将多个CAN总线以及LIN主从收发集中在一个电路中，便于应用和调试。

Description

基于STM32系统的CAN、LIN控制电路
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体地，涉及基于STM32系统的CAN、LIN控制电路。
背景技术
CAN(Controller Area Network，控制局域网)、LIN(Local InterconnectNetwork，本地互连网络)通信在汽车电子工业应用广泛，在汽车电子产品比如发动机管理系统、变速箱、空调控制器、仪表等装备电子主干系统中均大量使用；而在设计、制造该类汽车电子产品过程中，需要具有CAN、LIN功能模块对该类电子产品进行通讯调试、验验证；
CAN、LIN通讯协议的大量应用，必将有大量的产品、模块开发应用于此，国内国外皆有之，当前市场上有国外产品如CANoe等类似产品，但相对价格贵，达到1到10万不等。国内相关产品大部分局限于单一的功能，无法在各类CAN协议间兼容，灵活应用。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于STM32系统的CAN、LIN控制电路。
根据本发明提供的一种基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，包括：
控制器：包括计算机控制接口，所述计算机控制接口与计算机连接；
电子开关：通过IO线与所述控制器连接，所述电子开关的输出端连接至少两个CAN收发器；
LIN收发器：与所述控制器连接。
较佳的，所述IO线的数量为两根。
较佳的，所述控制器的TX/RX端口连接所述电子开关。
较佳的，所述控制器的UART端口连接所述LIN收发器。
较佳的，所述CAN收发器包括HS CAN收发器、FT CAN收发器以及SW CAN收发器。
较佳的还包括：
外部存贮器：与所述控制器连接。
较佳的，所述控制器还包括外部DIO触发输入端口。
较佳的，所述控制器还包括状态指示灯端口，与状态指示灯连接。
较佳的，计算机控制接口通过USB或串口与计算机连接。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明电路结构简单，成本低廉，同时将多个CAN总线以及LIN主从收发集中在一个电路中，便于应用和调试。
在本发明电路的基础上可以设计相应的指令和功能，如变量的应用，非常方便使用者调试时实时变更发送指令，或根据调试产品反馈随时变更发送指令；实时指令的存贮功能，也减少在多次发送指令时上位机端数据发送的量，提高运行效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供的一种基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，包括：
控制器：包括计算机控制接口，计算机控制接口通过USB或串口与计算机连接；
电子开关：通过两根IO线与控制器连接，电子开关的输出端连接至少两个CAN收发器，通过控制器实现不同CAN的程控切换；
LIN收发器：与控制器连接；
外部存贮器：与控制器连接。
控制器的TX/RX端口连接电子开关，控制器的UART端口连接LIN收发器，控制器还包括外部DIO触发输入端口，控制器还包括状态指示灯端口，与状态指示灯连接。CAN收发器包括HS CAN收发器、FT CAN收发器以及SW CAN收发器。
在本发明实施例中，控制器采用STM32F103VET6型号MCU，是基于ARM Cortex-M3内核，芯片内含一路CAN总线、一路LIN总线。HS CAN收发器采用TJA1051收发器，FT CAN收发器采用TJA1055收发器，SW CAN收发器采用AU5790收发器，各收发器由一块高速电子开关TS3A5017通过MCU DIO控制线切换，本发明也兼容同类型其它型号收发器。LIN收发器采用TJA1020收发器，支持LIN总线主从机控制。
外部存贮器采用AT24C32芯片，主要存贮系统加密信息及CAN、LIN离线控制(脱离计算机单独运行)指令。计算机控制接口通过USB和串口与计算机连接，串口最大速率115200。
系统状态显示包括电源指示灯及状态指示灯，CAN控制盒上电电源指示灯即亮，仅在通过指令验证加密串码正确后状态指示灯以每秒一次频率闪烁。
本发明实施例采用的指令如下，指令以0x0D+0x0A作为结束符：
1)CAN版本读取：
VER
VER为指令名；
反馈信息Firmware V1.5for CAN Program，当前版本1.5
2)CAN指令帮助：
HELP
HELP为指令名，系统将反馈帮助信息；
3)CAN模式设置
CAN1,MODE,HS
MODE代表CAN的模式设置，包括HS CAN、SW CAN、FT CAN；
HS CAN是标准高速CAN；
SW CAN是单线CAN；
FT CAN是容错CAN；
默认模式为HS，更改模式将初始化所有参数，需要放在第一步运行；
4)CAN速率设置：
CAN1,RATE,125
RATE代表速率设置；
125(10进制数)代表设置速率为125k；
反馈信息CAN BaudRate set 125k OK！
5)CAN发送设置：
CAN1,echo,Enable
ECHO代表发送反馈设置；
Enable代表启动，Disbale代表停止；
6)CAN导入EMU：
CAN1,EMU,download(,1,1)
EMU代表对EMU操作；
Download代表EMU导入；()内无代表0；
第一个1代表启动含Timer与Filter的指令，0不启动；
第二个1代表是否写入EEPROM，默认为写入，若设置EEPROM写入状态为0不启用，则不能使用清除与读取功能，默认为启用状态；
数据以END结束
7)CAN导出EMU：
CAN1,EMU,upload
EMU代表对EMU操作；
Upload代表EMU导出；
数据以END结束
8)CAN清除EMU：
CAN1,EMU,Clear
EMU代表对EMU操作；
Clear代表EMU清除；
9)标标CAN指令：
CAN1,MSG1,STD,705,11(X2)3344(,T100)(,CL2,1000)
MSG代表标标CAN指令；
数字1是命令序号，范围是0～255，序号与MSG指令共用，正确执行该指令后，该序号将被记录，并被允许后续使用CL发送，0或空序号将不被记录，0或空序号设置Timer无效；
STD代表标准ID，EXT代表扩展ID；
705是发送ID(16进制)；
11(X2)3344是发送数据，指令数据长度0～8；
(X2)指变量X2，变量需提前设置，变量范围0～127，单字节；
(Y2)指变量Y2，变量需提前设置，变量范围0～63，2字节；
(Z2)指变量Z2，变量需提前设置，变量范围0～31，4字节；
(,T100)是Timer，当Timer非0时自动启动Timer连发；
(,CL2,1000)是指当MSG1发送后延时1000ms发送MSG2，需要提前设置MSG2；
多条延时发送指令使用，若父指令又循环发送，Timer时间需大于CL指令总时间；
Timer最大值为65535ms；
CL参数不与Timer参数同时使用；
10)MSG指定变量
CAN1,MSG1,Bit2,Y1＝1234,ABCD
MSG1指CAN指令Messge1
Bit2指Message1的Bit2位
Y1＝1234，Y2＝ABCD
Y1替换Message1Bit2；Y2替换Message1Bit4
Bit位序号+变变量长度不允许超过8；
在诊断指令中包含长度数据，注意替换位置；
11)MSG启动关闭
CAN1,MSG1,Enable
MSG代表标准CAN指令；
数字1是命令序号，范围是0～255，无此序号记录将返回错误；
Enable代表启动，Disbale代表停止；
空序号代表启动或关闭所有记录的含Timer的MSG；
12)诊断设置：
CAN1,DIAG,STD,705,70D,ff,1
DIAG代表诊断功能；诊断设置无序号；
STD代表标准ID，EXT代表扩展ID；
705是发送ID(16进制)，70D是反馈ID；
ff代表不足字节填充0xFF，空代表填充0；
1代表启动DIAG接收，0代表MSG接收；
启动诊断设置将同时启动反馈ID Filter0；
13)诊断命令：
CAN1,DIAG1,11(x22)33445566778899AABBCC(Y1)FF(,T100)
DIAG代表诊断功能；
数字1是命令序号，范围是0～255，DIAG短指令与MSG指令共用序号，正确执行该指令后，该序号将被记录，并被允许后续使用CL发送，0或空序号将不被记录；
11(x22)33445566778899AABBCCDDEEFF是发送数据(16进制)，数据长度0～255，长指令符合Ford规范；
(x22)和(Y1)是变量，默认值为0，该变量可以在长指令中使用，但长指令不允许Timer发送，只能Update变量后，DIAGx,Enable再发送；
长指令序号范围0～16，非0序号支持重发，与MSG共号，范围0～255；
序号0支持长度为4096字节；
长指令将覆盖后续序号长指令，如发送1024个字节的长指令，则MSG1、MSG2、MSG3内设置的也是长指令将会被清除；
4096字节发送头字节(FirstFrame)是0x10～0x1F，连续发送(ContinueFrame)是0x20～0x2F，指令发送将覆盖MSG1～16个长指令组；
长指令需判断产品返回，故仅有当前指令有效；
(,T100)是Timer，当Timer非0非长指令时自动启动Timer连发；
(,D2)是长指令反馈延时指令，即收到从端0x30反馈后延时发送时间，默认为2ms，一般情况下不需要设置该参数，程序会自动判断产品反馈来调整该延时；
14)诊断命令重发：
CAN1,DIAG1,Enable
DIAG代表诊断功能；
数字1是命令序号，其功能与CAN1,MSG1,Enable相同；
15)滤波器：
CAN1,Filter1,STD,705
Filter代表滤波器功能；
数字1代表序号，滤波器序号范围1～13，Filter0仅用于DIAG设置；
STD代表标准ID，EXT代表扩展ID；
705滤波ID；
16)FILTER启动关闭
CAN1,FILTER1,Enable
Filter代表滤波器设置指令；
数字1是命令序号，范围是1～13，无此序号记录将返回错误；
Enable代表启动，Disbale代表停止；
空序号代表启动或关闭所有记录的Filter；
17)Timer设置并启动
CAN1,Timer1＝1000,MSG1,MSG2,MSG5
Timer代表重发设置指令；
数字1是命令序号，范围是1～64，无序号或0报错；
1000代表Timer＝1000ms时间；
MSG1,MSG2,MSG5代表Timer1应用于1、2、5指令总启动，MSG信息必须先设置；
18)Timer启动与关闭
CAN1,Timer1,ENABLE
Timer代表重发设置指令；
数字1是命令序号，范围是1～64，序号0代表全开全关；
ENABLE/DISABLE代表启动与关闭；
19)初始化：
CAN1,Init
Init代表初始化系统，系统将中止所有包含Timer的指令发送与所有Filter关闭，变量初始化为EMU原值；
20)DATA变量设置
CAN1,DATAX,Write,x1＝AA,BB,X5＝55,88
DATAX指X变量相关指令；
DATAY指Y变量相关指令；
DATAZ指Z变量相关指令；
Write是变量值设置；
X1、X5代表变量，对应X1＝AA，X2＝BB，X5＝55，X6＝88；
X变量范围0～127，未设置值默认为0；
Y变量范围0～63，未设置值默认为0；
Z变量范围0～31，未设置值默认为0；
变量仅能在一条MSG或DIAG指令中使用，多次出现仅最后一次有效；
变量设置将清除自动更新；
21)DATA变量读取
CAN1,DATAX,Read
DATAX指X变量相关指令；
DATAY指Y变量相关指令；
DATAZ指Z变量相关指令；
Read是变量读取；
反馈将是CAN1,DATAX,X0＝…总256字节；
22)DATA变量清除
CAN1,DATAX,Clear
DATAX指X变量相关指令；
DATAY指Y变量相关指令；
DATAZ指Z变量相关指令；
Clear是变量清除，该功能将清除自动更新；
23)DATA变量更新
CAN1,DATAX,Update,X1＝X2,X3＝X5
DATAX指X变量相关指令；
DATAY指Y变量相关指令；
DATAZ指Z变量相关指令；
Update是变量更新；
X1＝X2，当前使用的CAN X1变量使用X2值替换，X1原值不会变更；
X1＝55，当前使用的CAN X1变量使用常量0x55值替换，X1原值不会变更；
X0＝X1代表所有X变量将用X1代替；
X1作为被替换变量，必须在MSG或DIAG指令中已被使用；
24)Audit变量更新连发
CAN1,AUDITY1,0,1FF,2,T6000
AUDIT指用于变理循环发送；
X、Y、Z指更新变量名，该变量需在MSG指令中已指定；
0指变量初值，小于该值时增加增量值；
1FF指变量终值，大于该值时减小增量值；
2指增量值(16进制)；
T6000指数值从初值到终值根据增量值增加的总时间；
25)Audit变量更新启动/停止
CAN1,AUDITY1,Enable
AUDIT指用于变理循环发送；
X、Y、Z指更新变量名，该变量需在MSG指令中已指定；
Enable/Disbale启动与停止；
26)Monitor启动/停止
CAN1,Monitor,Enable
Monitor指CAN进入监控模式；
监控模式将关闭所有TIMER及FILTER，诊断模式，所有原设置将丢失；
Enable/Disbale启动与停止；
27)LIN设置速率
LIN1,RATE,19200
RATE代表速率设置；
19200代表速率(10进制)，默认是9600；
28)LIN接收ID设置
LIN1,FILTER,0C
FILTER代表设置LIN接收ID，仅接收此ID；
0C代表需要接收的ID号，FF接收所有ID(默认)；
29)LIN接收
LIN1,READ,Enable
READ代表读信息；
Enable/Disbale代表启动与停止；
CAN/LIN接收命令格式
1)CAN1,N,STD,7CE,1122334455667788
N代表接收的标准信息帧；
Y代表自已发送的信息帧(仅在ECHO启动后接收，默认关闭)；
R代表接收的是远程帧；
D代表诊断帧；
STD代表接收的是标准ID，EXT代表是扩展ID；
7CE是ID值；
1122334455667788是CAN数据值；
2)LIN1,N,0C,1122334455667788
N代表接收的信息，Y代表自已发送的信息；
0C是LIN ID；
1122334455667788是LIN数据值；
模块反馈错误代码解释
10000 SN校验错误
10001 指令无法匹配，结束符”,”或回车前存在不正确参数
10002 指令未以回车结束
10003 指令无法匹配，过多或缺少字符
10010 CAN回环测试失败
10011 CAN中断测试失败
10100 计算十进制数失败，用于MSG、Filter序号等
10101 计算浮点数失败，用于Rate等
10102 计算十六进制数失败，用于ID等
10103 十六进制数转换存在非法字符
12001 CAN MSG输入堆栈溢出
12002 CAN输出堆栈溢出
12003 CAN DIAG输入堆栈溢出
12004 LIN输出堆栈溢出
20001 二级指令错误
21001 Mode指令配置HS/SW/FT模式错误
21002 ECHO指令三级指令Enable/Disable错误
21003 MSG指令三级指令Enable/Disable错误
21004 Filter指令三级指令Enable/Disable错误
30001 MSG指令序号超255
30010 MSG指令序号未设置或非连发指令的停止
30100 MSG指令缺少ID标准与扩展定义
30110 MSG指令STD ID值超0x7FF
30501 MSG指令设置CL连发，MSG序号与CL序号相同
31001 MSG指令长度超过8位字节
31100 MSG指令同时设置了T和CL参数
31101 MSG指令序号空或为0在设置T参数
31102 MSG指令序号空或为0在设置CL参数
33001 Timer指令序号错误超0～64
33002 Timer指令无序号或为0时非ENABLE/DISABLE
33003 Timer指令指向MSG或DIAG名称出错
33004 Timer指令指向MSG或DIAG信息未设置出错
34001 Timer参数不允许为0
40001 Filter指令序号超13，序号0用于DIAG，不允许设置
40002 Filter指令序号未设置
40100 Filter ID缺少STD/EXT定义
40101 Filter指令STD ID值超0x7FF
50001 EMU二级指令错误
51001 EMU指令clear出错
51002 EMU指令Download出错
51003 EMU指令upload出错
51004 EMU数据是空的
51005 EMU数据EEPROM未启用状态
60001 Rate设置错误，输入值无法配置
70001 DIAG ID未设置
70002 DIAG指令STD ID值超0x7FF
70003 DIAG指令数据后包含其它参数
70010 DIAG长指令序号超[0,16]
70011 DIAG长指令数据长度超255
70012 DIAG指令序号空或为0在设置T参数
70013 DIAG短指令在设置D参数
70014 DIAG长指令在设置T参数
70016 DIAG长指令序号0时数据长度超4095
71001 DIAG设置填充值错误
71002 DIAG设置Message反馈错误
71003 DIAG长指令漏接收指令行错误
71004 DIAG长指令接收超时3秒错误
71005 DIAG长指令产品反馈请求Block长度超实际指令长度错误
80001 变量设置三级指令错
80002 变量X Y Z定义错误
80010 变量设置缺少X Y Z变量名定义
80020 变量写或更新前后不一致
81001 变量X序号超(0～127)范围
81002 变量X值超0xFF
81003 变量X未使用
82001 变量Y序号超(0～63)范围
82002 变量Y值超0xFFFF
81003 变量Y未使用
83001 变量Z序号超(0～31)范围
83002 变量Z值超0xFFFFFFFF
81003 变量Z未使用
87001 MSG变量Bit位置加数据量超指令数据长度(8)
88010 Audit指令设置X Y Z变量名定义错误
88011 Audit指令设置更新变量为0错误
88012 Audit指令设置变量未设置
88013 Audit指令设置变量间隔值错误
88014 Audit指令设置总时间错误
88015 Audit指令设置变量上下限值超范围
88016 Audit指令启动出错，可能未设置该变量
88017 Audit指令停止出错，可能未设置该变量
89010 Security指令Seed Msg号超255错误
89011 Security指令Seed Data诊断数据长度大于7错误
90001 LIN二级指令出错
90002 LIN三级指令Enable/Disable错误
在汽车仪表在生产过程中测试产品功能的实施例中：
1)将本发明与计算机通过USB或串口连接，输出口与产品CAN接口连接，产品供电连接正确；
2)通过CAN1，MODE，,HS；设置与产品实际CAN通信相同模式，如产品CAN协议是HSCAN；
3)通过CAN1，RATE，500；设置与产品实际通信相同速率，如产品CAN通信速率是500k；
4)这时就能接收到产品返回的CAN通信指令，也能通过计算机给模块发送CAN指令控制产品；
5)设置Filter能使接收指令经过过滤，方便查看真正需要的数据；
6)设置CAN1，DIAG，STD，705，70D，ff这样的指令可以使模块在诊断模式下运行(假设产品诊断模式发送ID＝0x705，诊断接收ID＝0x70D，不足字节自动填充为0xFF)；
7)通过该应用方式，能全面调试产品的CAN通信收发，产品状态的控制。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，其特征在于，包括：
控制器：包括计算机控制接口，所述计算机控制接口与计算机连接；
电子开关：通过IO线与所述控制器连接，所述电子开关的输出端连接至少两个CAN收发器；
LIN收发器：与所述控制器连接。
2.根据权利要求1所述的基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，其特征在于，所述IO线的数量为两根。
3.根据权利要求1所述的基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，其特征在于，所述控制器的TX/RX端口连接所述电子开关。
4.根据权利要求1所述的基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，其特征在于，所述控制器的UART端口连接所述LIN收发器。
5.根据权利要求1所述的基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，其特征在于，所述CAN总线包括HS CAN收发器、FT CAN收发器以及SW CAN收发器。
6.根据权利要求1所述的基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，其特征在于，还包括：
外部存贮器：与所述控制器连接。
7.根据权利要求1所述的基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，其特征在于，所述控制器还包括外部DIO触发输入端口。
8.根据权利要求1所述的基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，其特征在于，所述控制器还包括状态指示灯端口，与状态指示灯连接。
9.根据权利要求1所述的基于STM32系统的CAN、LIN控制电路，其特征在于，所述计算机控制接口通过USB或串口与计算机连接。
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