详解UART转CAN应用方案

各位工程师是否遇到需要使用到CAN通信但缺少CAN接口的情况？最简便的方案是采用UART转CAN通讯。ZLG致远电子针对此应用CSM100系列模块解决方案，这款模块将极大的简化了开发流程，实现的方式是怎样的？本文为你详解。

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下图所示：

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，应用中需求变成了4路甚至5路CAN的需求。这种情况下传统的板子的CAN接口资源就不够用了该怎么办呢？

致远电子推出的一款UART转CAN隔离模块——CSM100系列协议转换模块，其体积小巧，应用简单，品质可靠。该系列模块采用标准24引脚DIP封装，适用于大部分工业板级应用。在一些需要使用到CAN通信但缺少CAN接口的应用下，使用CSM100可以以最小的硬件更改，利用通用UART接口快速地实现CAN总线通信，节省软硬件开发成本，缩短开发周期。本文将对CSM100系列模块做一个简单的介绍，让你以最少时间玩转CSM100系列UART转CAN模块。

产品引脚定义

这里以CSM100-L为例，产品引脚定义如下图1、表1，系列其他型号定义基本一致。

图1  引脚定义图

表1  引脚定义

配置

在测试使用之前，CSM100系列产品需要先进行配置，以满足实际的应用需求。可配置的参数有转换方式、UART速率、CAN速率等。配置方式有两种：上位机配置方式、MCU配置方式。

1. 上位机配置方式

准备的工具：

 电脑一台；

 串口线一根；

 CSM-Eval 评估板一块；

 CSM100-L模块一片（其他型号均可）；

 CSM300CFG软件；

 电源适配器一个。

准备好以上所需工具后，即可对产品进行配置，具体步骤如下：

（1） 将电源适配器（9~12V）连接至评估板电源接口；

（2） 通过串口线（或USB转串口线）连接评估板与计算机COM口（或USB口）；

图2  步骤（1）～（2）示意图

（3） 短接UART跳线；

（4） 根据产品型号选择产品工作电压；

（5） 放置需要配置的模块；

（6） 配置开关（CFG）选择0（使能配置），模式选择（MODE）固定选择0，BOOT固定选择1；

（7） 按下电源开关；

（8） 按下复位键，复位产品，产品将进入UART配置模式；

图3  步骤（3）～（8）示意图

（9） 打开计算机上位机配置软件CSM300CFG，产品选择CSM100；

（10） 选择与评估板连接的计算机COM串口号；

（11） 点击“连接设备”按钮；

（12） 连接成功后，设置需要配置的参数；

图 4  步骤（9）～（12）示意图

（13） 参数设置完成，点击“写配置”按钮，软件提示“写配置成功！”；

图 5  配置成功

（14） 断开设备，配置开关（CFG）选择1（正常工作模式）；

（15） 按下复位键，复位产品，产品将进入正常工作模式。

图6  步骤（14）～（15）

2. MCU配置方式

在实际产品中，可能需要不时更改CSM100的配置，此时，设计阶段即考虑增加通过MCU配置的功能，会使后续配置更改更加便捷。

实现MCU配置，硬件上需要符合图7所示连接。

图7  可实现MCU配置的典型连接

使用MCU配置时模块UART接口波特率固定为9600bps。

CFG脚为输入引脚，其输入电平定义如表2所示。

表2  CFG脚电平定义

设置好CFG脚电平后，给RST脚一个低电平脉冲信号让模块复位即可进入相应模式。

对CSM100进行写入配置时，CSM相应引脚时序应满足图8要求。

图8  配置时序

写配置命令可以通过CSM300CFG软件获取。通过软件界面选择好需要的配置参数后，软件下方会显示出相应的命令帧数据，勾选代码模式即可获取相应的配置命令帧代码。发送配置命令后，模块会返回响应帧，如为0xF7 0xF8 0x01 0x13 0x1D则表示配置写入成功。

写入配置成功后，CFG引脚置1，RST复位，模块即可进入正常工作模式。

测试

CSM100配置完成后，即可对其进行简单的通信测试。通讯测试可准备以下工具：

 电脑一台；

 USBCAN一台；

 CSM-Eval评估板一块；

 CSM100模块一块；

 CANTest、SSCOM软件；

 串口线及USB线等。

假设模块型号为CSM100T，参数配置为：自定义协议转换、双向、帧头40、帧尾1A、串口波特率9600bps、CAN波特率125kbps、滤波器不使能，其他默认。如图9进行硬件连接。

图9  通讯测试连接图

打开CANTest测试软件，选择USBCAN2设备，CAN波特率125kbps，数据发送选择参数：标准帧、帧ID 00 00、数据00 01 02 03 04 05 06 07、单次发送10帧，如图10。

图10  USBCAN设备软件界面

打开SSCOM串口通讯软件，选择对应串口，设置波特率9600、数据位8、停止位1。打开串口后由USBCAN软件发送数据，则串口界面收到数据如图 11所示。若要通过串口向USBCAN设备发送数据，同样可在字符串输入框内输入要发送的数据，前提是必须满足格式要求，否则模块将不能转换。

图 11  串口接收数据

通过以上测试方式进行详细测试后，如满足设计需求则可应用于实际产品中去。

注意事项

 模块在“配置模式”和“正常工作”切换后应使模块复位，否则模块还处于原来的工作状态；

 配置时，UART的波特率为9600bps，无法更改；

 CSM100、CSM100-L、CSM100V33仅支持透明转换及透明带标识转换；

 CSM100T、CSM100TL仅支持自定义转换；

 产品不支持热插拔；

 未使用引脚请悬空处理；

 产品为ESD敏感器件，请做好防静电措施；

 产品供电电压切勿超过允许范围，以免损坏产品。