CAN轉RS232接口卡的設計方案
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命令幀共6個字節,傳輸方向為PC機到單片機。以0X00H作為幀起始,數據長度為2,當數據1和數據2同為0X00時,表示啟動接口卡,單片機接收到該信號后.會初始化SJA1000,并將結果反饋給PC機(成功或失敗);當數據1和數據2同為0XFFH時,表示要求接口卡停止工作,單片機會讓 SJA1000進入睡眠模式,以退出總線;當數據1為0X01H時,表示PC機要求只接收某個節點的數據,數據2則表示該接點的節點號,單片機會重新設置 SJA1000的驗收濾波器,屏蔽掉其他不需要的節點數據。
應答幀共6個字節,傳輸方向為單片機到PC機。以0X11H作為幀起始,數據長度為2,當單片機接收到PC機的啟動或停止命令,并設置成功后,發送兩字節數據同為0X00H給PC,若設置失敗,則發送兩字節數據同為0XFFH給PC;對于PC要求讀取特定節點的命令,單片機以0X10H作為應答起始,并以兩字節同為0X00H表示成功,兩字節同為0XFFH表示失敗。
數據幀為接口卡從總線上讀到的數據,因為總線上數據有標準幀、遠程幀等之分,而且每個幀中裝載的數據長度未知,所以數據幀的長度不定,其傳輸方向也為單片機到PC,起始字節為0X22H。SJA1000每次接收到有效數據后會讓單片機產生接收中斷,單片機則在中斷處理中將數據首先讀入到RAM中暫時存放,然后計算其數據長度和校驗和,將數據封裝成幀,然后將幀通過串口送給PC處理和顯示。
各種類型的幀以0X33H作為幀結束標識。校驗和字節用來保證數據的準確性,單片機在發送數據前將各個字節相加,并將結果填人校驗字節。PC端接收到數據后,重新計算校驗和,并與單片機發送的校驗和相比較,相同則正確接收,否則要求單片機重新發送。
2.2 協議的透明性分析
在同步傳輸數據的過程中,幀的起始字節和結束字節是非常重要的,它能夠保證數據幀的準確性。但因為這兩個字節的存在,同時也引出了另一個待解決的問題,就是當數據場中出現了與起始字節相同的數據時,很有可能會導致PC端把它看成一個新的幀起始,從而導致數據的處理和顯示錯誤,這也就是數據傳輸的透明性問題。針對串口的數據傳輸,有一種比較好的解決方案。該方法將數據轉換成為ASCII字符來進行傳送,就是將每個字節的數據進行拆分,將一個16進制的字節拆分成兩個字節,如5AH,5BH,5CH,…,可以拆分為50H,0AH,50H,0BH,50H,OCH,…,PC機再接收到數據后,再將數據進行兩兩相或組合。這樣,只需要32個字節就可以組合成為00H~0FFH中任一個數據。但這種辦法的缺點也是顯而易見的,應用它所發送的有效數據量是正常發送的兩倍,對于串口這種傳輸速度不高的通信介質而言,在數據量較大的情況下,不是一種可取的方法。
在該接口卡中作者采取了另一種轉義字符的方法。首先定義一個轉義字符標識OXDBH。對于CAN總線而言,其每個幀的最大數據長度為8,即使將CAN的幀信息和識別碼全部當作數據發送,其長度最大也只有13 B。這樣可以肯定的是,正常情況下數據幀中數據長度字節的高4位必然為0。因此在數據發送之前,首先檢查該數據中是否有與起始字節0X22H、結束字節 0X33H和轉義標識0XDBH相同的數據,如果沒有,則正常發送;如果有,則檢測出與這兩個字節相同數據的個數,并將該個數填充到數據長度字節的高4位中;同時,將這些數據前添加轉義字符標識,并將該數據進行轉義。如數據0X22H。0X33H,0XDBH…,則轉義成0XDBH。0XD2H。 0XDBH,0XD3H,0XDBH,0XDDH…。PC機在接收到數據幀后,首先檢查數據長度字節,看其高4位是否為0,如果為0,說明該數據組不存在轉義字符,可以直接處理;如果為N。則表明數據組中存在N個轉義字符,并且每個轉義字符都以0XDB開始,需要首先將它們重新修改回原始數據。相比而言,這種辦法有很好的穩定性和接口利用率,其數據流量也不會很高。
CAN總線的接口程序主要就是進行SJA1000的初始化過程和后面的接收中斷處理過程。CAN初始化主要是設置CAN的通信參數。需要初始化的CAN控制寄存器有:模式寄存器(MOD)、驗收代碼寄存器(ACR)、驗收屏蔽寄存器(AMR)、總線定時寄存器(RTR)、輸出控制寄存器(OC)、中斷寄存器(IR)和中斷使能寄存器(IER)等。這些寄存器都只能在SJA1000處于復位狀態下才可寫訪問。當SJA1000進入工作模式后,就能夠自動接收總線上的數據,并將其放入接收緩沖區,同時產生接受中斷,單片機進入中斷后將數據從緩沖區中讀出,并釋放緩沖區。中斷返回后,再將數據封裝成幀發送給PC 機。
2.4 PC端程序設計
PC端程序使用VB 6.0進行開發。VB 6.O在圖形界面的制作上比較方便,使用Mscomm組件能夠輕松地制作串口的監視環境。只要在軟件設計時將上述協議添加進行。圖5給出了使用VB 6.0開發的軟件調試情況。
3 結 語
該CAN總線接口卡經過實驗驗證,證明可以達到預期的要求,能夠良好地監視總線上的數據,而且結構簡單,有較大的利用價值。當CAN總線系統數據流量較大時,可以考慮使用USB接口和PC機進行通信,這樣就能夠更好地解決速度匹配和應用場合受限的問題。
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