基于STM32F1O5的CAN總線中繼器的設計與實現

摘要：提出了一種用MCU自帶的雙CAN接口實現CAN總線中繼器的設計方法，并給出了基于STM32F105的CAN總線中繼器的軟硬件實現方案。采用單CPU的設計可以很好地解決兩個CAN接口的主從狀態轉換，使系統具有結構簡單、性能穩定、實時性高等特點。
關鍵詞：CAN總線；中繼器：STM32F105；CAN控制器；

0 引言
CAN總線最初是為了解決汽車內部的信號傳輸問題而提出來的，目前廣泛應用于工業現場控制單元、智能樓宇單元、礦業控制通訊、遠程通訊節點等控制領域。受到CAN收發器的閑宣，總線上掛接的節點不能超過110個，兩個節點間的最大通訊距離為10km，掛在總線上的節點要通訊必須具有相同的波特率。
為了能夠在總線上掛接更多的節點，增加通信距離以及使具有不同波特率的節點或網絡間進行通信，本文提出了一種使用具有雙CAN口的MCU實現的CAN總線中繼器。該中繼器可大大縮短采用兩個CPU時CAN接口的主從狀態切換和CPU間通信的時間，提高系統的實時性。

1 CAN中繼器硬件的設計
1．1 系統的硬件結構
本文設計的CAN總線中繼器的系統框圖如圖1所示。此中繼器以帶有雙CAN接口的STM32F105為核心，外圍電路主要由光電隔離電路、DC ／DC電路、CAN收發器、狀態顯示電路、波特率設置電路、ID設置電路和電源電路組成。光電隔離電路采用高速光耦將主控電路CPU的I／O口和收發器進行電氣隔離，可消除總線上的噪聲對主控電路的干擾；為了能使總線和主控電路完全的電氣隔離，用DC／DC隔離電源單獨對CAN收發器電路部分供電；狀態顯示電路指示當前各個CAN口的收發狀態；波特率設置電路可分別設置兩個CAN接口的波特率；ID設置電路可根據用戶需求設置當前CAN中繼器的ID；電源電路主要將輸入的9～36V的直流電壓轉成5V和3．3V兩種電壓，分別給DC／DC電路和主控電路供電。CAN總線A上的各節點發送的信息經過CAN收發器將差分信號轉換為TTL電平的報文，經過隔離后進入主控CPU，主控CPU將收到的CAN報文進行ID過濾后由另一個CAN接口經過光電隔離傳送到另一路的CAN收發器，CAN收發器將TTL電平的報文轉換為差分信號后發送到CAN總線B上。
圖1 CAN總線中繼器系統框圖