智嵌物联CAN转串口RS485 RS232使用说明

CAN通讯以其高稳定性，被广泛应用在工业通讯、工业物联网以及工业控制领域。传统的设备大都是串口通讯如RS485/RS232，这类设备如果要接入CAN网络，一般需要CAN转换器。针对这种应用，智嵌物联ZQWL研发出了高稳定高效率的CAN转串口/CAN转网络系列设备，如CAN转串口系列有型号ZQWL-RCAN-1C311/1D311，CAN转网络系列有型号ZQWL-CANET-1C111/1C112等。

本文以ZQWL-RCAN-1C311为例介绍CAN与串口设备的转换使用说明。

一、硬件准备

为了测试1C311，需要以下硬件：

• 1C311一个；

• DC5V 1A电源适配器一个；

• 串口线一个（如果不测RS232功能，可以不用）；

• 串口（或USB）转RS485接头一个（如果不测RS485功能，可以不用）；

• USB转CAN设备一个（推荐型号：ZQWL-UCAN-5C121）；

1.1透传测试

先用产品的默认参数来测试，默认参数如下：

1、RS232与CAN透传测试

用串口线将电脑和设备的RS232口（DB9）连接，连接好usb转CAN调试器（第一次使用需要安装软件和驱动，详细使用方法请咨询相关厂家），然后DC5V 1A电源适配器给设备供电。

打开串口调试助手，选择所用的串口号，并将串口的参数按照图1.2.2设置。设置好后打开串口。

打开usb转can调试软件，设置好波特率为250kbps：

图 1.2.2 RS232与CAN数据透传

经过以上步骤后，CAN与RS232就可以互相发数据了。

2、RS485与CAN透传测试

用串口（或USB）转RS485接头将电脑和设备的RS485口（绿色插头，A接A，B接B）连接，连接好usb转CAN调试器（第一次使用需要安装软件和驱动，详细使用方法请咨询相关厂家），然后用DC5V 1A电源适配器给设备供电。

测试方法和RS232与CAN透传完全一样。

二、功能简介

ZQWL-RCAN-1C311是一款小巧精致、高性能、高稳定性的串口转CAN模块。它具有1路RS232接口、1路RS485接口和1路CAN接口。串口的波特率支持1200~460800bps；CAN的波特率支持10kbps~1000kbps。可以通过RS232/485实现对设备的固件升级，使用非常方便。

用户利用它可以轻松完成串口设备与CAN设备的互联。

2.1硬件特点

2.2设备特性

·实现CAN与RS232/485的双向数据通讯；

·支持Modbus RTU协议转换；

·可以通过RS232/485实现对设备的固件升级，方便定制固件；

·接口静电防护；浪涌防护；具有优良的EMC性能；

·14组可设置的滤波器；

·4种工作模式：透明转换、透明带标识转换、格式转换和Modbus RTU协议转换；

·具有离线检测和自动恢复功能；

·符合CAN 2.0B规范，兼容CAN 2.0A；符合ISO 11898-1/2/3。

·波特率支持10kbps~1000kbps。

·CAN缓冲器达1000帧，保证数据不丢失；

·高速转换，串口在115200波特率，CAN在250kbps下，CAN发送速度可达1270扩展帧/秒（接近理论最大值1309）；串口在460800波特率，CAN在1000kbps下，CAN发送速度可达5000扩展帧/秒以上；

三、模块硬件接口

3.1模块接口及尺寸

图2尺寸

3.2模块指示灯含义

本模块共有4个LED指示灯：PWR、RUN、COM和CAN。其基本含义如表1：

表1指示灯基本含义

3.1RS232/485接口

本模块共有1路RS232/485接口（5.00mm绿色端子引出），其中RS232采用DB9母头（孔型），信号定义如下：

可以与标准公头串口线对接。

3.4电源接口

本模块采用DC5~36V宽压供电，模块功率小于0.2W。

供电接口采用两种：5.08mm间距工业级接线端子和黑色电源适配器插座，两种接口任选其一，如下图：

3.5CAN接口

CAN接口采用5.00mm绿色端子方式引出，接口具有120欧姆终端电阻选择功能。

其中“RS”为终端电阻选择，如果用导线将“RS”和“CAN_L”连接起来，则模块内部的120欧电阻并入到CAN总线中；否则，120欧电阻未接入总线。

（按照ISO 11898规范，为了增强CAN-bus通讯的可靠性，CAN-bus总线网络的两个端点

通常要加入终端匹配电阻（120Ω），如下图所示。终端匹配电阻的大小由传输电缆的特性阻抗所决定，例如，双绞线的特性阻抗为120Ω，则总线上的两个端点也应集成120Ω终端电

阻。）

四、模块参数配置

本模块可以用“智嵌物联CAN转串口配置软件”通过RS232或RS485接口来实现对模块的参数配置。如果不慎配置错误而导致无法连接设备，可以通过“CFG”按钮来恢复出厂参数（按住CFG，保持5秒，3个绿色指示灯同步闪烁后，再松开）。

4.1智嵌串口服务器配置软件

配置前必须要知道模块上次配置成功的RS232/485波特率，如果忘记，可以通过对模块恢复出厂，出厂参数为115200,8，N，1：

第一步选择合适的“串口号”；

第二步选择上次模块的波特率等参数；

第三步“打开串口”；

第四步“获取设备参数”；

五、转换参数设置

该部分规定了设备的转换模式、转换方向、CAN标识符在串行中的位置、CAN信息是否转串行中以及CAN帧ID是否转串行中等。

5.1转换模式

转换模式有4种可以选择：透明转换、透明带标识转换，格式转换和Modbus协议转换。

• 透明转换

是将一种格式的总线数据原样转换成另一种总线的数据格式，而不附加数据和对数据做修改。这样既实现了数据格式的交换又没有改变数据内容，对于两端的总线来说转换器如同透明的一样。这种方式下不会增加用户通讯负担，而能够实时的将数据原样转换，能承担较大流量的数据的传输。

• 透明带标识转换

是透明转换的一种特殊的用法，也不附加协议。这种转换方式是根

据通常的串行帧和CAN报文的共有特性，使这两种不同的总线类型也能轻松的组建同一个

通信网络。该方式能将串行帧中的“地址”转换到CAN报文的标识域中，其中串行帧“地址”在串行帧中的起始位置和长度均可配置，所以在这种方式下，转换器能最大限度地适应用户的自定义协议。

• 格式转换

是一种最简单的使用模式，数据格式约定为13字节，包含了CAN帧的所以信息。

• Modbus协议转换

是将标准的Modbus RTU串行数据协议转换成特定的CAN数据格式，此种转换一般要求CAN总线设备报文可编辑。

5.2转换方向

有3种可以选：双向、仅串口转CAN和仅CAN转串口。

双向：转换器将串行总线的数据转换到CAN总线，也将CAN总线的数据转换到串行

总线。

仅串口转CAN：只将串行总线的数据转换到CAN总线，而不将CAN总线的数据转换

到串行总线。这种方式可以最大限度的过滤掉CAN总线上的干扰。

仅CAN转串口：只将CAN总线的数据转换到串行总线，而不将串行总线的数据转换

到CAN总线。

5.3CAN标识符在串行中的位置

该参数只有在“透明带ID转换”模式下有效：

在串口数据转换成CAN报文时，CAN报文的帧ID的起始字节在串行帧中的偏移地址和帧ID的长度。

帧ID长度在标准帧的时候可填充1到2个字节，分别对应CAN报文的ID1，ID2，在扩展帧的时候可以填充1～4个字节ID1，ID2，ID3和ID4。标准帧时ID为11位，扩展帧时ID为29位。

获取参数成功后，就可以修改参数了，修改完成，点击“保存设备参数”，然后重启设备。下面对配置软件里的各项参数进行说明。

5.4CAN信息是否转串行中

该参数仅在“透明转换”模式下使用，当选中该项后，转换器工作时会将CAN报文的

帧信息添加在串行帧的第一个字节。未选中时不转换CAN的帧信息 。

5.5CAN帧ID是否转串行中

该参数仅在“透明转换”模式下使用，当选中该项后，转换器工作时会将CAN报文的

帧ID添加在串行帧的帧数据之前，帧信息之后（如果允许帧信息转换）。未选中时不转换

CAN的帧ID。

六、CAN参数设置

该部分可以设置转换器的CAN的波特率、CAN发送ID、帧类型以及CAN的滤波器。

CAN波特率支持10kbps~1000kbps，也支持用户自己定义。帧类型支持扩展帧和标准帧。CAN的帧ID为十六进制格式，在“透明转换”模式和“透明带标识转换”模式时有效，向CAN总线以此ID发送数据；在“格式转换”模式下该参数无效。

CAN接收滤波器共有14组，每组都有“滤波类型”、“过滤验收码”和“过滤屏蔽码”组成。下面详细介绍如何使用。

6.1CAN波特率设置

波特率列表里已经预定了大部分常用波特率：

如果需要其他波特率，可以选择“自定义”，然后再点“自定义波特率”来设置期望波特率：

波特率计算公式为：36000000/(同步段+相位缓冲段1+相位缓冲段2)/预分频；

例如250K的波特率：36000000/(1+15+2)/8 = 250000 = 250K。

一般情况下，只需要在“期望波特率”里填写所需的波特率，软件就会自动计算出相应的参数（比如：预分频），这时会得到一个“实际波特率”，如果两者的值不同，可以打开“高级选项”：

6.2CAN滤波器设置

CAN的14组接收滤波器在出厂时都处于禁止状态，即不对CAN总线数据做过滤。当用户需要使用滤波器时，只需要在配置软件里添加即可，一共可以添加14组：

滤波类型：可选“标准帧”和“扩展帧”；

过滤验收码：用于比对CAN接收到的帧ID，以确定该帧是否被接收，十六进制格式。

过滤屏蔽码：用于屏蔽验收码里的某些位，以确定验收码某些位（bit）是否参与比对（对应位为0不参与比对，为1参与比对），十六进制格式。

举例1：滤波器类型选择“标准帧”；“过滤验收码”填00 00 00 01，“过滤屏蔽码”填00 00 0F FF；

释义：由于标准帧ID只有11位，验收码和屏蔽码最后11位有意义， 屏蔽码最后11位全是1，所以验收码的后11位全部参与比对，因此上述设置可以让帧ID为0001的标准帧通过。

举例2：滤波器类型选择“标准帧”；“过滤验收码”填00 00 00 01，“过滤屏蔽码”填00 00 0F F0；

释义：同例1，标准帧只有11位有效，屏蔽码的最后4位是0，表示验收码的最后4位不参与对比，因此上述设置可以让帧ID从00 00到000F的一组标准帧通过。

举例3：滤波器类型选择“扩展帧”；“过滤验收码”填00 03 04 01，“过滤屏蔽码”填1F FF FF FF；

释义：扩展帧有29位，屏蔽码的后29位全为1，表示验收码的后29位全部参与比对，因此上述设置可以让帧ID为00 03 04 01的扩展帧通过。

举例4：滤波器类型选择“扩展帧”；“过滤验收码”填00 03 04 01，“过滤屏蔽码”填1F FC FF FF；

释义：根据上述设置可以让帧ID从00 00 04 01到00 0F 04 01的一组扩展帧通过。

七、转换示例

7.1透明转换

透明转换方式下，转换器接收到一侧总线的数据就立即转换发送至另一总线侧。

1. 串行帧转CAN

串行帧的全部数据依序填充到CAN报文帧的数据域里。转换器接收到串行总线上的一帧数据后立即转到CAN总线上。转换成的CAN报文帧信息（帧类型部分）和帧ID来自用户事先的配置，并且在转换过程中帧类型和帧ID一直保持不变。

数据转换对应格式如下图所示：

如果收到串的行帧长度小于等于8字节，依序将字符1到n（n为串行帧长度）填充到CAN报文的数据域的1到n个字节位置（如下图中n为7）。

如果串行帧的字节数大于8，那么处理器从串行帧首个字符开始，第一次取8个字符依

次填充到CAN报文的数据域。将数据发至CAN总线后，再转换余下的串行帧数据填充到CAN报文的数据域，直到其数据被转换完。

例如，CAN参数设置中选择了“标准帧”，CAN ID 填00000060，注意标准帧只有后11位有效。

转成CAN的数据如下：

CAN帧转串口

对于CAN总线的报文也是收到一帧就立即转发一帧。数据格式对应如下图所示。

转换时将CAN报文数据域中的数据依序全部转换到串行帧中。

如果在配置的时候，开启了“CAN信息是否转串行中”，那么转换器会将CAN报文的“帧信息”字节直接填充至串行帧。

如果开启了“CAN帧ID是否转串行中”，那么也将CAN报文的“帧ID”字节全部填充至串行帧。

例如，开启了“CAN信息是否转串行中”，不开启“CAN帧ID是否转串行中”，CAN帧转到串行如下图：

7.2透明带ID转换

透明带标识转换是透明转换的特殊用法，有利于用户通过转换器更方便的组建自己的网

络，使用自定的应用协议。

该方式把串行帧中的地址信息自动转换成CAN总线的帧ID。只要在配置中告诉转换器

该地址在串行帧的起始位置和长度，转换器在转换时提取出这个帧ID填充在CAN报文的

帧ID域里，作为该串行帧的转发时的CAN报文的ID。在CAN报文转换成串行帧的时候也把CAN报文的ID转换在串行帧的相应位置。注意在该转换模式下，配置软件的“CAN参数设置”项的“CAN ID”无效，因为此时发送的标识符（帧ID）由上述的串行帧中的数据填充。的。

串行帧转CAN

转换器接收完一帧串行数据后，立即转发到CAN总线上。

串行帧中所带有的CAN的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）。

转换时根据事先的配置将串行帧中的CAN帧ID对应全部转换到CAN报文的帧ID域中（如果所带帧ID个数少于CAN报文的帧ID个数，那么在CAN报文的填充顺序是帧ID1～

ID4，并将余下的ID填为0），其它的数据依序转换，如下图所示。

如果一帧CAN报文未将串行帧数据转换完，则仍然用相同的ID作为CAN报文的帧ID继续转换直到将串行帧转换完成。

例如，CANID在串行帧中的起始地址是0，长度是3（扩展帧情况下），串行帧和转

换成CAN报文结果如下图所示。其中，两帧CAN报文用相同的ID进行转换。

CAN帧转串行

假定配置的CANID在串行帧中的起始地址是0，长度是3（扩展帧情况下），CAN报文和转换成串行帧的结果如下图：

八、格式转换

数据转换格式，如下图所示每一个CAN帧包含13个字节，13个字节内容包括CAN信息+ID+数据。

九、Modbus协议转换

将标准的Modbus RTU串行数据协议转换成特定的CAN数据格式，此种转换一般要求CAN总线设备报文可编辑。

串口侧数据必须符合标准的Modbus RTU协议，否则不能转换，注意，CRC校验不转换到CAN侧。

CAN侧制定了一个简单高效的分段通讯格式来实现 Modbus RTU的通讯,不区分主机和从机，用户只需按照标准的Modbus RTU协议通讯即可。

CAN侧不需要加CRC校验，转换器收到最后一个CAN帧后，会自动加上CRC，组成一帧标准的Modbus RTU数据包，发到串口上。

该模式下，配置软件的【CAN参数设置】的【CAN ID】无效，因为此时发送的标识符（帧ID）由Modbus RTU串行帧中的地址域（节点ID）填充。

⑴串行帧格式（Modbus RTU）

串行参数：波特率、数据位、停止位和校验位都可通过配置软件设置。数据协议需符合标准的Modbus RTU协议。

⑵CAN帧格式

CAN侧设计了一套分段协议格式，其定义了一个长度大于 8 字节的信息进行分段以及重组的方法，如下所示。注意，当ＣＡＮ帧为单帧时，分段标志位为0x00。

CAN帧信息（远程帧或数据帧；标准帧或扩展帧）通过配置软件设置。

传输的 Modbus协议内容即可从“数据2”字节开始，如果协议内容大于7个字节，那么将剩下的协议内容照这种分段格式继续转换，直到转换完成。

数据1是分段控制信息（占1个字节，8Bit），其含义如下：

●分段标记

占1个Bit位(Bit7)， 标志该报文是否是分段报文。该位为 0 表示单独报文，为 1 表示属于被分段报文中的一帧。

●分段类型

占2个Bit位（Bit6，Bit5），用于表示该报文在分段报文中的类型：

●分段计数器

占5个Bit位（Bit4-Bit0），用于区分同一帧Modbus报文中分段的序号，够验证是同一帧的分段是否完整。

⑶转换示例

串口侧Modbus RTU数据（十六进制）：

0103 14 00 0A 00 00 00 00 00 14 00 00 00 00 00 17 00 2C 00 37 00 C84E 35

第一个字节01是Modbus RTU的地址码，转换成CAN的ID.7-ID.0；

最后2个字节（4E 35）为Modbus RTU的CRC校验，丢掉不转换。

最终转成CAN数据报文如下：

第1帧CAN报文：8103 14 00 0A 00 00 00

第2帧CAN报文：a200 00 14 00 00 00 00

第3帧CAN报文：a300 17 00 2C 00 37 00

第4帧CAN报文：c4c8

CAN报文的帧类型（标准帧或扩展帧）通过配置软件设置；

每个CAN报文的第一个数据都有分段信息来填充（81、a2、a3和c4），该信息不转换到Modbus RTU帧中，仅做为报文的确认控制信息。

CAN侧的数据到ModBus RTU的转换原理和上面相同，CAN侧收到上述4条报文后，转换器会将收到的CAN报文按照上述的CAN分段机制组合成一帧RTU数据，并在结尾加上CRC校验：

每个CAN报文的第一个数据都有分段信息来填充（81、a2、a3和c4），该信息不转换

到Modbus RTU帧中，仅做为报文的确认控制信息。