2011年5月JournalofChifengUniversity(science&education)Mav2011基于RS232-CAN和RS232-USB协议模块的设计郭耀泉，吴淑娟，陈永汉（闽西职业技术学院电气工程系，福建龙岩364000）摘要：本文针对计算机与多个控制器构成的控制系统，提出了一种基于USB-RS232和CAN-KS232协议转换模块的多主通讯模式，与传统的基于RS232和RS485的主从通讯方式相比，不仅提离了通讯速度与效率，而且还提高了通讯的可靠性和稳定性。然后，从软硬件两个方面对所设计的USB-RS232和CAN-RS232协议转换模块进行详细的介绍。关键词：USB总线；RS232总线；通信协议；USB-RS232转换中图分类号:TP334.7文献标识码:A文章编号:1673-3231（2011）05-0101-03CAN（ControllerAreaNetwork）总线是德国Bosch公司在20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种多主的、支持竞争的串行通讯现场总线。出于CAN总线具有速度快、效率高等优点,其应用范围目前已不再局限于汽车行业，而是扩展到其它控制与传感领域；而USB（UniversalSerialBus）是计算机及嵌入式领域中最常见的一种通用串行总线,它最早由COMPAQ.INTEL.MICROSOFT和NEC等7家计算机和通讯领域的著名公司共同开发的计算机小最常见的一种通用串行总线，与早期RS232相比，具有速度高、易于扩展、支持热插拔等优点山。一、方案设计（一）基于US13、CAN和KS232的通信方案1=1前,计算机与外部控制器的通讯,很多仍然采用传统的RS232和RS485总线。RS232可以工作在全双工的方式之卜•，但是只能用于点对点的通讯。由于RS232只是简单的物理层协议，它只对逻辑电平0和1的电气特性以及字节数据的格式做T规定,并以字节为单位进行数据传输。所以,在使用中，计算机与外部控制益盂要自己定义通讯协议,为了避免冲突，一般采用主从式的通讯方式，即只能够由作为主设备的计算机伦流跟作为从设备的外部控制器进行通讯，而外部的控制器不能够发起任何通讯叫然而,RS232由来已久，并且具有简单、通用和廉价的优点，仍然被许多控制器所采用。在不改变控制器的RS232通讯接口的基础上，为了提高整个通讯系统的实时性，本文提出了一种基于USB-CAN和CAN-RS232协议转换模块的通讯方案，如图1所示。图1CAN总线工作在多主方式下且支持竞争，总线上的各个节点随时可以发送数据，因此CAN网络的通讯效率比较高。再者CAN不仅是物理层协议还是数据链路层协议，它以数据帧为单位进行通讯、具备CRC校验、能够根据优先级进行冲突仲裁，因此CAN的通讯的可靠性也高。所以我们采用了CAN总线能够大大提高整个系统通讯的效率、速度以及可靠性®。由图1可以看出,RS232接口的控制器通过CAN-RS232的协议转换模块才町以挂接在CAN总线上而;而USB做为一种髙性能的通用串行总线目前已经替代RS232成为计算机串行通讯的主流方式，为此我们采用了USB-CAN的协议转换模块，将计算机挂接在CAN总线匕铁（二）USE-RS232协议转换模块RS232与USB接口虽然都属于串行接口，但是它们的数据格式、通信协议、信号电平定义和机械连接方式都完全不同，其中USB相对来说会复图2CP2102是一款高集成度的USB—UART转换桥，它内部集成了一个USB2.0全速功能控制器（传输速度可达12Mbps）.USB收发器.48MHz的振荡器、EEPROM、3.3V的线性稳压器以及UART等，与其它同类的芯片相比，由于内置了USB应用所需的石英晶体和EEPROM,因而能够降低成本、减小PCB的面积以及缩短开发设计的周期。此外,SIL-ICONLABS公司还可提供了免费的虚拟COM端口设备驱动稈序，可以将USB模拟为COM端口，因此用户可以直接跟操作普通的RS232COM端口一样操作USB,且能够实现更高的传输速度[]（300bps至961.6kbps）o（三）CAN-RS232协议转换模块SJA1000是Philips半导体公司推岀的一款独立的CAN控制器，它是旧型号PCA82C200CAN控制器（B阳icCAN）的桥代产品，而且增加了一种新的操作模式PeliCAN,这种模式支持具有很多新特性的CAN2.0B协议。SJA100D二、硬件设计（一）CAN-RS232电路设计图4CAM-KS232转换电路如图4所示,CAN-RS232协议转换模块电路主要由单片机STC89C54RD+、独立CAN控制益SJAIOOOXAN总线收发器82C250、高速光耦6M37J）C—DC电源隔离模...