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2019年01月09日 | 技术文章—详解串口转换CAN模块“透明带标识转换”
2019-01-09
UART转CAN的应用已广泛应用于各行各业，因此对于数据帧转换的形式要求也逐渐增多，目前主流的转换形式包括透明转换、透明带标识转换以及自定义转换。具体是如何实现？本文将为大家介绍其中的透明带标识转换。
1 . 适用场景
串口转CAN模块在什么时候需要用到呢？一是老产品面临升级，需要用到CAN总线通信，但硬件平台中的MCU没有集成CAN总线的控制器。二是选用的MCU已经包含CAN总线接口，但数量上不能满足项目需求。若出现类似以上两种情况且MCU有闲置串口，则可以选用串口转CAN模块解决。
图1 应用行业
2 . 使用方法
该类模块可以很方便地嵌入到具有UART接口的设备中，在不需改变原有硬件结构的前提下使设备获得CAN-bus通讯接口，实现具有UART设备和CAN-bus网络之间的数据通讯。工业级的转换模块内部还包括实现带隔离的CAN和UART转换所必须的模拟和数字器件、光电耦合器、DC/DC变换器、CAN-bus接口等。
图2 产品架构
3 . 格式说明
CSM100系列模块提供3种协议转换方式：透明转换、透明带标识转换、自定义协议转换。上篇文章已介绍过透明转换模式的转换方法，本文将以CSM100系列的模块简述模块的透明带标识转换格式。
该转换模式串行帧中的“帧ID”自动转换成CAN报文中的帧ID。只要在配置中告诉模块该“帧ID”的地址编号在串行帧的起始位置和长度，模块在转换时提取出这个“帧ID”填充在CAN报文的帧ID域里，作为该串行帧转发时的CAN报文的帧ID。在CAN报文转换成串行帧的时候也把CAN报文帧ID转换在串行帧的相应位置。
图3 转换方式
对比“透明转换”模式和“透明带标识”模式不难发现它们之间的区别：CAN ID信息来自串口流数据中还是来自模块本身的配置信息中。由于“透明转换”模式下的CAN ID来自模块配置信息，配置信息由上位机软件提供，因此对于使用此模式的节点来说发送的帧ID是固定的。而“透明带标识”模式下不同，它可以一个节点发送多个帧ID 的CAN帧。
4 . 转换形式
串行帧的最大缓冲区长度为255个字节，且处于该模式时串行接收设置有超时时间，即在一定时间内收不到串口数据则默认打包为一帧发送。因此，在透明带标识转换模式下，必须保证模块取得完整的串行数据帧，否则会造成分包错误。
图4 分包方式
透明带标识转换模式下，串行帧转为CAN报文时的形式如图5。需要注意的是，串行帧中所带有的CAN报文“帧ID”在串行帧中的起始地址和长度可由配置设定。起始地址的范围是0～7，长度范围分别是1～2（标准帧）或1～4（扩展帧）。如果在配置中指定帧类型为标准帧，帧ID信息起始地址为3长度为1，则帧ID的有效位只有8位。地址3中的CAN ID1作为标准帧ID的高8位，其余位全部补0。
图5 串行帧到CAN帧
透明带标识转换模式下， CAN报文转为串行帧时的形式如图6。若同样配置CAN帧信息为标准帧，帧ID信息为起始3长度1，则转换时将丢失ID0的数据。此时CAN帧 中的数据能正常被接收，但必然缺失帧ID信息（ID0本身不全为0时）。为了正常转换标准帧的帧ID信息，下图的转换情景必须将帧ID信息中的帧长度设置为2。
图6 CAN帧到串行帧
4 . 转换示例
假设CAN报文“帧ID”在串行帧中的起始地址是2，长度是3（扩展帧情况下），串行帧发送的数据分别为0x00，0x01，0x02，0x03，0x04，0x05，0x06，0x07，0x08，0x09，0x0a，0x0b，0x0c，0x0d，0x0e，0x0f，则转换结果如图7。
图7 示例1
若配置起始地址是2，长度是3（扩展帧情况下），CAN报文的帧ID为0x00123456，数据为0x55，0x55，0x55，0x55，0x55，0x55则转换结果如图8。
4 .总结
以上为串口转CAN“透明带标识”模式下的的转换方式，该模式特点是可以灵活设定一个节点发送的CAN帧ID信息。笔者将介绍透明转换、透明带标识转换、自定义协议转换以及moudbus转换的内容，欢迎关注往期及后期文章。
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