基于stm32f1o5的can总线中继器的设计与实现-皇冠最新app版本

0 引言

can总线最初是为了解决汽车内部的信号传输问题而提出来的，目前广泛应用于工业现场控制单元、智能楼宇单元、矿业控制通讯、远程通讯节点等控制领域。受到can收发器的闲宣，总线上挂接的节点不能超过110个，两个节点间的最大通讯距离为10km，挂在总线上的节点要通讯必须具有相同的波特率。

为了能够在总线上挂接更多的节点，增加通信距离以及使具有不同波特率的节点或网络间进行通信，本文提出了一种使用具有双can口的mcu实现的can总线中继器。该中继器可大大缩短采用两个cpu时can接口的主从状态切换和cpu间通信的时间，提高系统的实时性。

1 can中继器硬件的设计

1．1 系统的硬件结构

本文设计的can总线中继器的系统框图如图1所示。此中继器以带有双can接口的stm32f105为核心，外围电路主要由光电隔离电路、dc ／dc电路、can收发器、状态显示电路、波特率设置电路、id设置电路和电源电路组成。光电隔离电路采用高速光耦将主控电路cpu的i／o口和收发器进行电气隔离，可消除总线上的噪声对主控电路的干扰；为了能使总线和主控电路完全的电气隔离，用dc／dc隔离电源单独对can收发器电路部分供电；状态显示电路指示当前各个can口的收发状态；波特率设置电路可分别设置两个can接口的波特率；id设置电路可根据用户需求设置当前can中继器的id；电源电路主要将输入的9～36v的直流电压转成5v和3．3v两种电压，分别给dc／dc电路和主控电路供电。can总线a上的各节点发送的信息经过can收发器将差分信号转换为ttl电平的报文，经过隔离后进入主控cpu，主控cpu将收到的can报文进行id过滤后由另一个can接口经过光电隔离传送到另一路的can收发器，can收发器将ttl电平的报文转换为差分信号后发送到can总线b上。

图1 can总线中继器系统框图

1．2 stm32f105微控制器

stm32f105是基于突破性的arm v7．0内核cortex-m3的32位闪存微控制器，这是一款专为嵌入式应用而开发的内核。使用thumb-2指令集，与arm7tdmi相比，cortex-m3内核要快35％，代码减少45％，大幅度提高了中断响应，而且所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。stm32f105具有双路can控制器，且内置can收发fifo，可以降低采用外置can控制器的成本以及提高系统的稳定性。stm32f105具有较大容量的flash和ram，以及丰富的外设，因此采用stm32f105作为主控电路的cpu可以方便地实现外部参数的设置，两个can口收发状态的转换，工作状态的显示等。

1．3 can收发电路及光电隔离电路

can收发器采用st公司的l9616。终端匹配电阻采用跳线的方式供用户安装时自行选择。在差分信号线上并上瞬态抑制二极管，可以对l9616的i／o起到保护作用。光电隔离部分采用最高转换速率可达10mbit／s的高速光耦6n137，电阻r2、r5起到限流作用。vcc5 1是由dc／dc隔离电源单独产生的5v电压。

1．4 电源电路及dc／dc电路

用开关稳压集成芯片lm2576代替传统的三段稳压器，仅需要极少的外围器件即可构成高效的稳压电路且不需加散热片。lm2576产生的5v电压供给光耦及dc／dc电路，主控cpu工作所需的3．3v电压由ldo芯片lm1117-3．3产生。分别给每一路can收发电路单独供电的dc／dc电路采用金升阳公司的bl0505-1w电源模块，使总线和主控电路实现完全的电气隔离。

1．5 波特率设置及id设置电路

波特率设置电路由两个4位拨码开关构成，stm32f105通过读取每个波特率拨码开关的编码值确定每一路can接口的波特率，每一路can接口可以选择16种不同的波特率。由于两个can接口是通过内部进行通信，因此它们的id可设置为相同的值，id设置电路由4位编码的旋转编码开关构成，id的值为编码开关的编码值加上0x190。

2 can中继器软件的设计

can中继器的主要作用是对接收到的can报文进行过滤转发。中继器的工作流程为：中继器上电时通过读取波特率设置电路和id设置电路的状态，设置好波特率和id值。初始化完成后，stm32f105通过监听两个can接口的中断完成数据的存储转发。当can接口a收到总线上的数据包时产生中断，中断处理程序根据标准标识符(stdid)和扩展标识符(extid)判断该数据包是标准帧还是扩展帧，同时将该id值和id过滤表中的值进行对比，若符合过滤条件则不转发，否则将数据包通过can接口b转发出去。

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系统的主程序流程如图4所示。系统上电时先初始化时钟和端口，根据配置波特率设置电路和id设置电路的状态配置好can接口的参数，打开can1和can2接口的接收中断。系统在主程序中不断扫描波特率设置电路和id设置电路的状态是否有变化，若当前的读取值和上次的读取值不一样，则重新配置波特率和id。can数据包的存储转发在中断服务程序中完成。为了避免系统若受到干扰死机后不能重启，因此需打开stm32f105的内置看门狗，看门狗的复位由芯片内部的滴答时钟每50ms喂狗一次。

 3 结束语

本文采用了采用双can接口的高性能的arm处理器stmf105作为can中继器的主控cpu，可以很好地解决两个can接口的主从状态转换，具有结构简单、性能稳定、实时性高等特点，有一定的社会效益和广泛的推广价值。