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CAN总线及RS232复用转换接口设计摘要：文章首先介绍直流电源的整体功能结构，进而应用CAN总线与RS232通信技术对可编程直流稳压电源监控系统的接口进行了研究，确定该系统由主机、通信接口卡和电源等部分组成，最后选择一种复用通信接口设计方案，设计出硬件电路，说明串口的连接方法与工作过程。 关键词：CAN总线；RS232；复用转换接口；通信协议；可编程直流电源 中图分类号：TP336　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2012）23-0041-03 在各种电子设备的开发、使用中，直流电源是一种必不可少的仪器，目前国内所使用的电源大多只有固定电压输出（例如常用的有±5Ｖ、±12Ｖ或±15Ｖ）或通过电位器进行手动调节，输出精度和稳定性也不高，容易产生漂移，无法进行设备的网络化控制。本文应用CAN总线和RS232通信技术，研究一种复用串口，解决主机与电源设备从机之间实时通信问题，进而对高精度可编程电源进行状态监测与运行控制，设计出硬件电路，提出一种通信软件解决方案。 1　高精度直流电源的整体结构及主要通信功能分析 本文研究的高精度可编程电源以单片机控制模块为核心，由主电源模块、串并联控制模块、电流电压反馈控制与保护模块、按键设置、液晶显示、接口等模块组成。在电源中，应用PID以及现代控制理论，通过12位A/D转换器实现对输出电压/电流的控制，得到较高分辨率及精确度，并要求可对设备进行远程联网监测与控制。电源的总体结构如图1所示，可配合上位机及其界面对设备进行单台或多台的网络化监控，在网络化控制中，很多测试设备都以单片机、ARM等处理器为核心进行控制，内部可提供串口通信信号，用于对设备进行状态监测与运行控制等。如提供USB或RS232等接口，但它们只能是短距离传输，多台设备协同使用时，组网监测与控制不便，性能也不稳定，尤其在较大的干扰环境下，不能有效工作，而控制器局域网CAN已广泛应用于控制系统中，在各检测和执行机构之间进行数据通信。因此，本文设计一种通过CAN总线或RS232接口与计算机（PC）联机组网的接口电路用于联接主机，实现对设备的远程联网监测与 控制。 图1　电源节点电路原理方框图 根据电源的功能分析得知，需要进行在线调整与控制的功能可分为两类，在查询与读出方向主要有：各组运行的串并联状态查询、各组输出电流、电压实时显示；在设置与控制方向主要有：起停控制、串并联控制、各组运行参数设置、各种保护功能设置等。电源的这些功能必须通过接口电路与主机进行信息交换才能实现，可简化为58条 指令。 2　方案设计 在设备的整体设计中，考虑其功能的复杂性，将硬件电路功能划分成不同的模块进行设计，并通过各自的接口进行模块之间的联接，同样，复用通信接口也设计成一个独立的模块，使其一端与主控制器的通信接口联接，另一端与电脑联接。本文接口电路采用两套信号采集与转换方案。 方案1的CAN总线和RS232复用转换接口由RS232通信接口并联CAN总线网络接口组成。RS232通信接口包括设备串行输出端、MAX232转换模块和阴头9针复用接口等部分，设备通过其串行输出端、MAX232转换模块和阴头9针复用接口的2、3、5脚与电脑主机之间进行RS232通信；CAN总线网络接口包括设备串行输出端、接口处理器、CAN总线控制器、光电耦合器、CAN总线收发器、总线端电源和阴头9针复用接口等部分，接口处理器与设备串行输出端连接完成设备与串口之间的串行信息交换，再由接口处理器通过CAN总线控制器、CAN总线收发器、光电耦合器、总线端电源和阴头9针复用接口与带有接口卡的电脑主机进行组网或单机通信，实现CAN总线网络通信功能。 方案2中接口单片机须使用两个串口，其第二串口与电源设备进行串行通信，通用串口通过MAX232与PC联接，实现与主机的RS232通信功能；CAN与主机的通信和方案1相同。因此，所有信号均需通过接口单片机进行中间处理或转换，实现主机与设备之间的通信。 图2　方案1接口电路原理框图 图3　方案2接口电路原理框图 由此可见，方案1使用232通信时为主机直接与电源控制器进行通信与控制，接口单片机只负责CAN与主机通信，编程简单；方案2中主机的所有信息需经接口单片机转接，有利于信息的归一化处理，也有利于提高指令的安全性，但所使用的单片机需具有两个串口，编程也较为复杂。因此，本文采用方案1的设计思路。 3　电源接口硬件电路设计 在CAN接口中的控制器选用SJA1000。选用PCA82C250作为CAN总线的收发器，它也是CAN协议控制器和物理层之间的接口，具有抗瞬变、抗射频和抗电磁干扰性能，内部的限流电路具有电路短路时对传送输出级进行保护的功能。同时加入光耦电路，即