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2018年03月22日 | CAN口不够用了怎么办？
2018-03-22
随着“智能制造”口号的实施跟相关产业的发展，CAN总线作为国际公认的三大工业总线之一，在智能机器人、新能源汽车上用得越来越多，但是很多工程师在项目开发过程中都会遇到一个问题：CAN接口不够用了怎么办？
一个嵌入式或者X86的工业控制板上，一般都会提供CAN、UART、以太网、USB、SPI、I2C等通讯接口，但是由于处理器的限制以及满足通用性需求，很多厂家只能均衡的去分配这些接口，比如致远电子旗下的部分工控核心板的接口就如表 1所示：
表 1 致远核心板部分通讯接口详情
可以看到通用型核心板一般提供的CAN-bus为2路，2路CAN-bus可以有效的保证通用需求，但是在一些特殊的情况，特别是新能源行业以及智能机器人行业日益发展的情况下，比如新能源汽车，由于电气化程度的提高以及传感器技术的增加，车身总线很多由之前的2路CAN（500K波特率的高速CAN跟250K波特率的低速CAN）的需求变成了4路甚至5路CAN的需求。这种情况下对车身ECU的CAN接口就有了新的要求，那传统的板子的CAN口不够用了该怎么办呢？
没关系，CAN口不够不要紧，你还有UART跟SPI啊。
UART跟SPI是很通用的通讯接口，也是一种比较容易实现的通讯接口，在CAN口不够用时我们可以把UART或SPI转成CAN口来用，CSM300就是一款可以快速实现UART/SPI转CAN的模块。
CSM系列集成了32bit 微处理器、CAN 控制器、CAN收发器、电源电路、隔离电路、总线保护于一身，所有元器件布置在一个微型的封装模块之内。模块尺寸仅 31.80×20.30×6.50mm，相当于一个 DIP-24 集成电路。麻雀虽小，五脏俱全，不需要连接任何外围元件，CSM系列即可以使设备通过 SPI或UART 端口连接到 CAN-bus 网络中，用户可以不深入了解CAN-bus的相关知识，利用此芯片操作CAN-bus就如同操作UART 一样方便。
CSM300模块
CSM300的产品特性：
SPI或UART与CAN接口的双向数据通信；
CAN接口符合“ISO 11898-2”标准；
SPI最高速率可达1.5Mbit/s；
UART最高速率可达921.6kbps；
CAN最高速率可达1Mbit/s；
隔离耐压2500VDC；
工作温度：-40℃~+85℃。
CSM300(A)具有3 种接口。一种是SPI 接口，一种是UART 接口，另外一种是CAN 接口。其引脚排列如图 3所示：
图 3 CSM300引脚排列
Ø CSM300的工作模式
SPI转CAN模式，其硬件参考图如图 4所示，在此工作模式下，CSM300(A)始终作为SPI 从机，SPI 限定工作在模式3（CPOL、CPHA均为1），数据长度限定为8 位，MSB 高位先传输。透明转换、透明带标识转换下最高通信速率为1.5Mbps，自定义协议转换最高通信速率为1Mbps。SPI 主机可以发送数据至CAN 总线端，且可接收CAN 总线端收到的数据。此时UART接口无效，不会处理任何出现在UART 接口的数据，也不会返回CAN 总线端接收到的数据至UART。
图 4 SPI转CAN硬件电路参考图
UART转CAN模式，硬件电路参考图如图 5所示，在此模式下，CSM300(A)只能通过UART 向CAN 总线端发送或接收数据。UART 通信格式固定为：1 起始位，8 数据位，1 停止位，不可更改。UART 的通信速率范围为300bps~921600bps。此模式下，SPI 接口无效，不会处理任何出现在SPI 接口的数据，也不会返回CAN 总线端接收到的数据至SPI。
图 5 UART转CAN硬件电路参考图
Ø 数据转换模式
CSM300(A)的数据转换方式有三种：透明转换、透明带标识转换、自定义协议转换。
透明转换模式：是指任何一侧总线只要接收到数据，即立刻发送至另一侧总线上，数据不做任何处理。透明转换方式下，CSM300(A)无需对数据进行额外处理，最大限度地提高了数据转换速度，也提高了缓冲区的利用率，因为在接收的同时CSM300(A)也在转换并发送，又空出了可以接收的缓冲区。
透明带标识转换：透明带标识转换，是在透明转换的基础上衍生而来，是指发送或接收的串行帧中都包含了有效的CAN 帧ID 字节。
自定义协议转换：自定义协议转换方式下，串行帧必须符合规定的帧格式。有效的串行帧由帧头、帧长度、帧类型、帧ID、数据域、帧尾。当用户发送的串行帧完全符合定义的格式时，CSM300(A)才会接收串行帧的数据并进行转发，否则不作任何处理直接丢弃。
CSM300模块带有配置工具CSM300CFG，用户可以使用此软件非常方便地对产品进行配置，同时软件提供用户当前选择配置的写配置命令帧的完整帧数据，用户可以直接复制到程序中使用，免除用户设定命令帧的繁琐工作。
图 6 CSM300配置工具
为提高用户的开发效率，CSM300(A)系列产品配套了专用的CSM-Eval 评估板，可用于CSM300(A)产品的配置及测试。通过全面的技术支持来解决工程师们UART/SPI转CAN 的难题。
图 7 CSM-Eval 评估板
史海拾趣
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