基于 STM32 的 CAN 总线 /RS232 接口转换器的设计

曾璐阳

（武汉理工大学自动化学院，湖北 武汉 430070）

基于 STM32 的 CAN 总线 /RS232 接口转换器的设计

曾璐阳

（武汉理工大学自动化学院，湖北 武汉 430070）

RS232 接口和 CAN 总线等通信技术得到广泛的应用，但是各有优缺点。RS232 的接口容易受损，而在一般上位机上并没有CAN总线的接口。所以本设计主要提出了基于STM32的CAN总线/RS232接口的转换器的设计，以SN65HVD230芯片为 CAN 总线收发器，MAX3232 实现 RS232 的电平转换。

CAN/RS232 转换器；STM32；SN65HVD230；MAX3232

在现代工业控制中，RS232 接口和 CAN 总线等通信技术得到广泛的应用。RS232 适合用于短距离的传输，虽然成本低廉，但其接口容易受损。CAN 总线有着组网简单、传送距离远、实时性好等优点，但是一般的上位机并没有 CAN 接口。所以本文提出了一种基于 STM32 微控制器的 CAN/ RS232 转换器的设计。

1 硬件设计

（1） 硬 件 方 案 设 计。 本 设 计 中，CPU 为STM32 芯片，CAN 总线的收发器为 SN65HVD230芯片，RS232 的电平转换则用 MAX3232 实现。具体系统框图如图1所示。

图1 系统框图

（2）CPU 介绍。本设计选用的 CPU 是意法半导体公司的 STM32F103VC 芯片，其最高的工作频率可达 72MHz，内部集成有 512KB 的闪存以及64KB 的静态 随机存取存储器。具有 足够的 I/O 口资源，且内嵌有 CAN2.0B 主动接口，可以满足功能要求。STM32 与 CAN 收发器之间选用光电耦合器进行隔离，从而提高系统抗干扰性。

（3）RS232 电平转换。STM32 内置有 USART模 块， 完 全 支 持 RS-232 协 议。 但 是，STM32 的TTL 电 平 与 RS-232 电平 的 逻 辑 电 平 定义 不 同，两者之间并不兼容，因此不能直接连接。所以，本 设计 选 用 电 平转 换 芯 片 MAX3232DR 芯 片，实现 RS-232 电 平和 TTL 电 平 之间 的 相互 转 换。MAX3232DR 芯片的功能与工业标准 MAX232 相兼容，并且相比于传统的 MAX232 的 5V 供电，MAX3232DR 在 3.3V 电压下就可以正常工作了，简化了电路设计的复杂度，具体电路如图2所示。

图2 RS232 通新电路

在进行 RS-232 通讯时一般只需要 RxD、TxD以及地线即可，设计时简化了其余的接口设计。芯片的外围电路最少需要4个电容工作，其中包括一对浮动电容（C113，C114）和一对存储电容（C115，C116）来产生 V+ 和 V-的电源。在实际应用中，由于芯片对电源的噪声比较敏感，所以需要在 VCC上对地加上一个去耦电容（C117），所有电容都选用 0.1uf的电解电容。

（4）CAN 收 发 器 SN65HVD320。 一 般 CAN总线上被称为 CAN_H 和 CAN_L 两条信号线的信号均使用差分电压进行传送，这两条信号线在静态时电压均为 2.5V 左右，该时刻的状态表示为逻辑“1”，称作隐性电平；当 CAN_H 的电平比 CAN_L的电平高的时候，该时刻的状态表示为逻辑“0”，称作显性电平。一般此时 CAN_H 的电平为 3.5V，而 CAN_L 的电平为 1.5V。

本次设计中使用的是 SN65HVD230 芯片，是TI公司生产的 3.3V 的 CAN 总线收发器，其具有差分收发能力，最高速率可达 1Mb/s，广泛应用于工业自动化领域。具体的CAN 电路设计如图3所示，在 CAN 总线终端并联一个电阻，伺服系统并行连接到 CAN 总线上且可通过跳线帽选择是否接入到网络中。

图3 CAN 收发器电路原理

2 软件设计

由于转换器分别连接 CAN 和 RS232，所以软件设计的主要目的是数据在两种协议之间的转换，同时还要保证稳定性和实时性。

为了与其他 CAN 接口能够更好的兼容，本系统采用标准 CAN2.0 协议。主程序的流程图如图4所示。

图4 主程序流程图

当程序启动时，首先进行系统初始化，包括设置 CAN 接口通信波特率为 80kbs，USART 波特率为 9600kbs，同时设置 USART 优先级低于 CAN 接口接收中断优先级。

while 死循环构成整个程序的主循环，首先判断CAN 缓存区有无数据，如有数据则进入 CAN 接收中断子程序，并将其转换成 USART 格式，同时送至发送缓冲区，确保其能用 USART 输出；如无数据则先判断 USART 缓存区有无数据，如有数据，则将其转换成 CAN 格式，并送至发送缓冲区，同时调用 CAN来发送服务程序，

服务程序为 CAN 主动发送，首先按照制定好的通信协议将待发送数据有序地放入发送数组中，然后配置标识符并选择一个空的发送邮箱，最后再调用 CAN 发送子函数即可。

3 实际应用

在诸多领域中，都有 RS232/CAN 转换器的使用之处。实际应用中将转接器的 CAN_H 和 CAN_ L连接到外设通信设备的 CAN 接口上，并将转换器的 RS232 串口线连接到上位机的串口。

实验证明，串口通信波特率一般在1200～38400bps，而CAN通信波特率正常范围一般在 5～800kbps 之间。

4 结语

本 设 计 选 用 STM32 作 为 CPU 来 设 计 一 款CAN/RS232 转 换 器，SN65HVD230 芯 片 为 CAN总线收发器，MAX3232 实现 RS232 的电平转换，经实验得出，本设计安全可靠且速度稳定，拥有一定的实用价值。

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