基于单片机的智能电平转换器设计

1 引言

CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是一种国际标准的，高性价的现场总线，在自动控制领域具有重要作用。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，具有较高的实时性能，因此，广泛应用于汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域。

由于PC机无CAN接口，因此，PC机与智能节点构成CAN总线系统可采用RS232/CAN、并口/CAN、USB/CAN、ISA卡/CAN以及PCI卡/CAN方式接入。而采用RS232/CAN接入时，需采用CAN/RS232接口标准转换。针对这一问题，提出了CAN/RS232智能电平转换器设计方案，以SJAl000作为独立CAN控制器，完成CAN通信协议。并在SJAl000与驱动器之间连接高速光耦，从而实现总线各点间的电气隔离。

2 硬件电路设计

CAN/RS232智能电平转换器硬件电路主要由微处理器AT89C52、独立CAN通讯控制器SJAl000、CAN总线驱动器82C250、高速光电耦合器6N136、TTL电平与RS232电平转换器ICL232、LED数码管显示电路以及为SJAl000提供初始地址的拨码电路组成，其结构框图如图1所示。

3 CAN控制器SJAlOOO

SJAl000是一款独立CAN控制器，应用于移动目标和工业局域区域网控制领域。该器件是Philips公司CAN控制器PCA82C200的替代产品。SJAl000具有两种工作模式，本设计采用PeliCAN工作模式。

3.1 SJAl000与AT89C52的接口设计

SJAl000与AT89C52的接口电路如图2所示。AT89C52负责sJAl000的初始化，控制SJAl000来实现数据的接收和发送等通讯任务。SJAl000的ADO~AD7连接至AT89C52的P0端口，CS连接至AT89C52的P3.4(AT89C52的定时器T0不起作用)。当P3.4为0时，AT89C52选中SJAl000，并通过访问外部RAM低地址区实现P0端口的读/写操作，从而对SJAl000相应寄存器执行读/写操作。SJAl000的RD、WR、ALE引脚分别与AT89C52的对应引脚相连，SJAl000的INT引脚接AT89C52的INTO引脚。AT89C52还可通过中断方式访问SJAl000。为了增强系统的稳定性，采用双晶体振荡器，AT89C52采用11.059 2 MHz的晶体振荡器，SJAl000选用16 MHz的晶体振荡器。复位电路可选用DSl232，其输出引脚ARES与SRES分别与AT89C5l的RESET引脚和SJAl000的RESET引脚相连。

3.2 SJAl000与驱动器的连接

SJAl000的TX0、RX0引脚不是直接与82C250的TXD、RXD引脚相连，而是通过高速光耦6N136与82C250相连，这样可增强CAN总线节点的抗干扰能力，从而实现总线各节点间电气隔离。高速光耦6N136用于保护SJAl000型CAN总线控制器，该光耦两侧采用5 V的DC―DC电源.可使器件的VCC与VCCl完全隔离，提高系统的抗干扰能力以及节点的稳定性和安全性。图3所示为SJAl000与CAN驱动器82C250的连接电路。

4 软件程序设计

系统软件程序设计包括：主程序、CAN节点初始化子程序、RS232报文发送子程序、RS232报文接收子程序、CAN报文接收子程序以及CAN报文发送子程序。其主程序流程图如图4所示。

4.1 CAN节点初始化

独立CAN控制器SJAl000必须在上电或硬件复位后设置CAN通讯。上电后SJAl000的17引脚得到一个复位电平(低电平)，使其进入复位模式。初始化包括设置工作方式、接收滤波方式、接收屏蔽寄存器和接收代码寄存器、波特率参数和中断允许寄存器。初始化设置完成后，SJAl000则进入工作状态，开始执行通讯任务。

SJAl000寄存器初始化，首先要将其模式寄存器(MOD)复位模式位置为l，再通过时钟分频寄存器(CDR)选择PeliCAN工作模式，同时关闭时钟输出(CLOCKOUT);通过中断允许寄存器(IER)开启发送中断、溢出中断和错误警告中断;向接收屏蔽寄存器(AMR)和接收代码(ACR)寄存器赋初值;通过总线定时寄存器0 (BTR0)和总线定时寄存器1(BTRl)设置波特率;为输出控制寄存器(OCR)赋初值;通过接收缓冲器起始地址寄存器(RBSA)来设置接收缓冲器FIF0的起始地址;清除发送错误计数寄存器(TXERR);清除错误代码捕捉寄存器(ECC)，最后再次选择方式寄存器(MOD)，设置单滤波，并返回工作状态。

4.2 RS232报文发送

AT89C52内含一组全双工串行传输界面，可同时接收或传输外部数据，其信号为TTL电平。由于与标准的RS232界面不兼容，须加电平准转换IC才可与RS232相连。AT89C52串行发送及接收数据均是通过特殊功能暂存器SBUF完成，在设定通讯协议模式后，通过指令“MOV SUBF,A”就可将存储在SBUF暂存器内的数据由引脚TXD串行传输。

4.3 RS232报文接收

AT89C52串行传输控制暂存器是由特殊控制暂存器SCON控制，SCON设定串行传输工作模式，发送接收时其第9位及发送接收时中断指示工作。通过指令“MOV A,SBUF”则将外界串行信号经由RXD引脚