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基于STM32F1O5的CAN总线中继器的设计与实现
发布时间:2018-03-02 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]摘要：提出了一种用MCU自带的双CAN接口实现CAN总线中继器的设计方法，并给出了基于STM32F105的CAN总线中继器的软硬件实现方案。采用单CPU的设计可以很好地解决两个CAN接口的主从状态转换，使系统具有结构简单、性能稳定、实时性高等特点。
关键词：CAN总线；中继器：STM32F105；CAN控制器；
0 引言
CAN总线最初是为了解决汽车内部的信号传输问题而提出来的，目前广泛应用于工业现场控制单元、智能楼宇单元、矿业控制通讯、远程通讯节点等控制领域。受到CAN收发器的闲宣，总线上挂接的节点不能超过110个，两个节点间的最大通讯距离为10km，挂在总线上的节点要通讯必须具有相同的波特率。
为了能够在总线上挂接更多的节点，增加通信距离以及使具有不同波特率的节点或网络间进行通信，本文提出了一种使用具有双CAN口的MCU实现的CAN总线中继器。该中继器可大大缩短采用两个CPU时CAN接电感器厂家口的主从状态切换和CPU间通信的时间，提高系统的实时性。
1 CAN中继器硬件的设计
1．1 系统的硬件结构
本文设计的CAN总线中继器的系统框图如图1所示。此中继器以带有双CAN接口的STM32F105为核心，外围电路主要由光电隔离电路、DC ／DC电路、CAN收发器、状态显示电路、波特率设置电路、ID设置电路和电源电路组成。光电隔离电路采用高速光耦将主控电路CPU的I／O口和收发器进行电气隔离，可消除总线上的噪声对主控电路的干扰；为了能使总线和主控电路完全的电气隔离，用DC／DC隔离电源单独对CAN收发器电路部分供电；状态显示电路指示当前各个CAN口的收发状态；波特率设置电路可分别设置两个CAN接口的波特率；ID设置电路可根据用户需求设置当前CAN中继器的ID；电源电路主要将输入的9～36V的直流电压转成5V和3．3V两种电压，分别给DC／DC电共模电感器路和主控电路供电。CAN总线A上的各节点发送的信息经过CAN收发器将差分信号转换为TTL电平的报文，经过隔离后进入主控CPU，主控CPU将收到的CAN报文进行ID过滤后由另一个CAN接口经过光电隔离传送到另一路的CAN收发器，CAN收发器将TTL电平的报文转换为差分信号后发送到CAN总线B上。
图1 CAN总线中继器系统框图
1．2 STM32F105微控制器
STM32F105是基于突破性的ARM V7．0内核Cortex-M3的32位闪存微控制器，这是一款专为嵌入式应用而开发的内核。使用THUMB-2指令集，与ARM7TDMI相比，Cortex-M3内核要快35％，代码减少45％，大幅度提高了中断响应，而且所磁心电感器有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。STM32F105具有双路CAN控制器，且内置CAN收发FIFO，可以降低采用外置CAN控制器的成本以及提高系统的稳定性。STM32F105具有较大容量的FLASH和RAM，以及丰富的外设，因此采用STM32F105作为主控电路的CPU可以方便地实现外部参数的设置，两个CAN口收发状态的转换，工作状态的显示等。
1．3 CAN收发电路及光电隔离电路
CAN收发器采用ST公司的L9616。终端匹配电阻采用跳线的方式供用户安装时自行选择。在差分信号线上并上瞬态抑制二极管，可以对L9616的I／O起到保护作用。光电隔离部分采用最高转换速率可达10Mbit／s的高速光耦6N137，电阻R2、R5起到限流作用。VCC5 1是由DC／DC隔离电源单独产生的5V电压。
1．4 电源电路及DC／DC电路
用开关稳压集成芯片LM2576代替传统的三段稳压器，仅需要极少的外围器件即可构成高效的稳压电路且不需加散热片。LM2576产生的5V电压塑封电感供给光耦及DC／DC电路，主控CPU工作所需的3．3V电压由LDO芯片LM1117-3．3产生。分别给每一路CAN收发电路单独供电的DC／DC电路采用金升阳公司的BL0505-1W电源模块，使总线和主控电路实现完全的电气隔离。
1．5 波特率设置及ID设置电路
波特率设置电路由两个4位拨码开关构成，STM32F105通过读取每个波特率拨码开关的编码值确定每一路CAN接口的波特率，每一路CAN接口可以选择16种不功率电感器同的波特率。由于两个CAN接口是通过内部进行通信，因此它们的ID可设置为相同的值，ID设置电路由4位编码的旋转编码开关构成，ID的值为编码开关的编码值加上0x190。印刷文件鉴定体系的分析司法鉴定的标准化和规范化建设是当前司法鉴 定领域的一项重要工作。对于完善司法鉴定实务、提 高鉴定质量和证据力．维护司法权威和司法公正具有 十分重要的意义”。随着
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