[资料分享] MCU串口转CAN的思路和方法介绍

       在嵌入式产品开发过程中，可能会面临CAN路数不够的问题。如何选择合适的转换模块解决这个问题呢？以下将为您讲解几款模块的选型方法。
　　1.    应用场景
　　CAN总线是优秀的现场总线之一，已由当初的汽车电子扩散到各行各业。从工业自动化到新能源，从轨道交通再到航空航天，CAN总线技术在中国不断的应用和沉淀。
　

　　图 1 CAN总线数据帧结构
　　当应用CAN总线时，我们可能会面临以下问题：主控制器没有支持 CAN 控制器或者 CAN 路数不够。具体问题表现：早期产品通信使用的是 RS485 或 RS232 通信，现阶段需要将产品升级到能支持到 CAN 通信；受制于成本限制，主控 MCU 必须选择低端处理器，本身不带 CAN 控制器；开发的产品中需要的 CAN 路数远远大于 2 路，能支持两路以上 CAN 的 MCU 型号有限或成本过高。
　

　　图 2  LPC 系列间 CAN 路数对比
　　

　　图 3  多路 CAN 应用场景
　　当 MCU 内部没有支持 CAN 控制器或者所需的 CAN 路数不能满足要求时，可以选择使用其他通信接口拓展 CAN 接口出来。常见的转换方法有串口转 CAN、以太网转 CAN、WIFI 转 CAN 以及光纤转 CAN，本文主要为大家介绍串口转 CAN 的思路和方法。
　

　　图 4  CAN 转换器产品
　　2.    如何选型
　　串口扩 CAN 的模块大体分为两种形式，一种是单纯的协议控制器芯片实现，如 MCP2515 和 MCP2517；另一种是通过高性能的 MCU 实现。相比于单纯的协议控制器芯片，MCU 方案的协议转换模块拥有以下优势：配置简便，配合上位机或串口指令集，几个简单的串口数据发送即可完成配置；缓存较大，在高速或数据吞吐量大时杜绝丢帧现象发生；性能优异，将复杂的协议转换及帧缓存完全集成于用户 MCU 之外，可减少用户 MCU 负担。
　　ZLG 立功科技·致远电子推出的串口转 CAN 模块主要有 CANFDSM、CSM300 两个系列，选型工作如何入手，我们从他们之间的区别入手。CANFDSM 是最新一代的串口转 CANFD 模块，在能匹配当前热门的 CANFD 基础上，还能完全兼容传统的 CAN2.0 协议。因此，如果您的产品选定的是 CANFD 协议，则只能使用新一代的 CANFDSM 模块。
　

　　图 5  链路层协议区别
　　如果产品中使用的是 CAN2.0A 或者 CAN2.0B 协议，我们继续对比选择。CANFDSM 不带 CAN 或者 CANFD 收发器，用户需自行增加隔离或者不隔离的收发器模块。而 CSM300 内部集成有 CAN 隔离收发器、CAN 控制器，因此可以直接连接 MCU 与 CAN 总线。
　

　　图 6  CSM300 与 CANFDSM 内部器件情况
　　以上讨论的情况是针对板载需求的应用，对于需要直接应用在设备中的场合又该如何选择呢？CANCOM 或者 CANFDCOM 绝对是您的首选。CANFDCOM 接口卡的 1~2 通道 CAN FD 接口均自带 2500VDC 电气隔离，静电等级为接触放电±8KV，浪涌±1KV，可有效避免因为不同节点地电位不同导致的回流损坏，特别适合于电动汽车与列车的测试。
　

　　图 7  串口转 CAN 设备
　　3.    应用电路
　　以 CANFDSM-100 为例 ，该类模块通用应用方式如下下。协议转换模块直接与 MCU 通过 UART 的 TX、RX 交叉连接通信，PIN3、PIN4 通过 CAN 隔离收发器 CTM3FD 连接到外部 CAN 总线上。需要注意的是，模块在使用前需要进行参数配置，使用 PIN7 使模块进入配置状态后再配合 MCU 的 AT 指令即可完整参数配置。此外，配合上位机软件亦可快速完成参数配置。
　　　

     图 8  应用电路　MCU串口转CAN的思路和方法介绍
　　图 9  CANFDSM-100 管脚定义

　　4.    协议转换格式
　　串口转 CAN 模块提供透明转换、透明带标识、自定义协议等转换形式。