摘 要

串行通信技术发展的漫长历程中，出现了RS-232串口具有低成本，工程工程使用线路较少的优点，在生产领域得到广泛使用。然而通信技术不断取得发展，对传输可靠性的要求变高，出现的CAN总线具备的高性能和高可靠性，具有非常好的发展前途。

本次设计是以51单片机为开发平台，以C语言为开发语言，开发一个基于51单片机的RS-232串口转CAN总线模块，能实现将串口标准变换成CAN接口标准并进行通信等功能。设计历程中采用模块化设计，其中硬件部分分为RS-232模块、CAN总线模块、核心控制模块，从单一模块开始设计，最终各个模块连接在一起完成硬件电路设计。软件设计历程中也分为主程序模块，RS-232通信模块，CAN总线通信模块以及故障监听模块。最后将软件程序写入硬件完成协议转换器设计。通过完成串口转CAN总线，将极大的上方便了CAN总线在实际生活的使用，为人们的生活带来便捷。

关键字： RS-232串口；CAN总线；模块化设计；51单片机

Abstract

In the long process of the development of serial communication technology, the rs-232 serial ports have the advantages of low cost andless circuit and have been widely used in the field of production. While communication technology have made continuous progress, transmission requires high reliability, high performance. reliability of the CAN bus has made it one of the most widely used field bus in the world and has a very high development future.

This design is based on 51 single chip microcomputer as the development platform, C for the development of language, develop a RS - 232 serial port based on 51 single chip microcomputer to CAN bus module, CAN make serial protocol conversion into CAN bus protocol and communications and also have other functions. In the design process adopts the modular design, including the hardware part is divided into RS - 232 module, CAN bus module, the core control module, starting from a single module design, final modules together complete the hardware circuit design. The software design process also consists of the main program module, the rs-232 communication module, the CAN bus communication module and the failure listening module. Finally, the software program is written to the hardware completion protocol converter design .By completing the serial port of CAN bus, it will greatly facilitate the use of the CAN bus in real life and bring convenience to people's life.

Keywords: RS-232 serial port;CAN bus; modular design;51 singlechip

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究目的和意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3设计内容及组织结构 2

第2章 协议简介 4

2.1 RS-232协议简介 4

2.1.1发展历史和作用 4

2.1.2接口和协议标准 5

2.2 CAN协议简介 6

2.2.1 CAN性能特点 6

2.2.2 CAN分层结构 7

2.3 RS-485协议简介 10

第3章 协议转换器的硬件设计方案 11

3.1协议转换器的硬件框图 11

3.2 控制处理器模块设计 12

3.3 RS-232接口模块设计 13

3.4 CAN总线模块设计 14

3.4.1 CAN总线控制器SJA1000 14

3.4.2 CAN收发器PCA82C250电路设计 16

3.5 RS-485接口扩展设计 18

第4章 协议转换器的软件设计 19

4.1软件组成及架构 19

4.2主程序模块 19

4.3 CAN总线通信模块 22

4.4 RS232总线通信模块 24

第5章 总结和展望 25

5.1论文工作总结 25

5.2研究工作展望 25

参考文献 26

致 谢 27

第1章 绪论

1.1研究目的和意义

随着人们生活中通信技术的不断进步，现场总线开始普及，在多种总线协议百花争鸣的时候，出现了一种叫做CAN的总线协议，该协议一经出现，就因为其新颖的技术，采用了不同一般的设计，具有很高的可靠性的同时兼具良好的实时性和较高的灵活性等优势，具有非常广泛的发展前景^[1]。

早期通信发展史出现的一种名为RS-232串口的串行通信，这种串口协议的出现是为了促进公共电话的推广使用，从而制定的一系列的串口协议标准。在目前的通信互联技术中，慢慢变成异步通信中使用最多的标准总线之一。RS-232串口的物理结构较为简单，具备很强的抗干扰能力等一系列优点^[2]。因此，目前的通信网络应用中，仍存在许多设备在使用RS-232 的通信协议，例如生活中接触较多的计算机设备，它的主机上就有使用RS-232 协议的COM1以及COM2接口。比如传输历程中使用效率低、系统的实时性较差，通讯历程容易发生错误，可靠程度较低以及传输距离不够理想等缺点慢慢显现出来。生活中使用较多的现场总线通常都安装在环境恶劣的工业环境，因此它的使用历程中，为了充分满足工业生产应用中的对于通信实时性的要求，基于通信保密原则的高安全性和高可靠性，该总线需要在使用中，将不同现场总线进行集成操作来使用。并且使用接口转换器，来实现现场总线的集成，是应对对付多种总线标准并存局面，从而产生的通信标准差异，影响系统进行通信的有效方法。将单个独立分散的现场通信设备，从而成为控制使用能力完全由工业生产现场的分布网络控制的通信系统。它的出现，最终使工业控制系统结构走向更加智能化的应用、分布式的系统应用结构的趋势。大大提高了通信网络系统结构的集成化程度，顺应这个时代通信技术趋于完美的发展潮流，具有非常大的发展前景^[3]。

因此，伴随着CAN总线在生活领域中的普及，已经有越来越多的工业生产设备，在生产通讯网络中使用了CAN总线协议。而与此同时，很多具有RS-232接口的设备充斥在人们的生活中继续使用。所以，设计RS-232串口转CAN总线模块的接口转换器具有非常大的意义。通过接口转换器的使用，将在很大程度上方便CAN总线在实际生活的使用，为人们的生活带来便捷，并且避免了为了统一通信协议而进行硬件上的改装，很大程度上节约了硬件建设成本，具有很大的工程意义和应用发展未来。