MCU如何擴展CAN或者CAN FD接口？

1.應用場景

CAN總線是優秀的現場總線之一，已由當初的汽車電子擴散到各行各業。從工業自動化到新能源，從軌道交通再到航空航天，CAN總線技術在中國不斷的應用和沉淀。

圖1  CAN總線數據幀結構

當應用CAN總線時，我們可能會面臨以下問題：主控制器沒有支持CAN控制器或者CAN路數不夠。具體問題表現：早期產品通信使用的是RS485或RS232通信，現階段需要將產品升級到能支持到CAN通信；受制于成本限制，主控MCU必須選擇低端處理器，本身不帶CAN控制器；開發的產品中需要的CAN路數遠遠大于2路，能支持兩路以上CAN的MCU型號有限或成本過高。

圖2  LPC系列間CAN路數對比

圖3  多路CAN應用場景

當MCU內部沒有支持CAN控制器或者所需的CAN路數不能滿足要求時，可以選擇使用其他通信接口拓展CAN接口出來。常見的轉換方法有串口轉CAN、以太網轉CAN、WIFI轉CAN以及光纖轉CAN，本文主要為大家介紹串口轉CAN的思路和方法。

圖4  CAN轉換器產品

1.如何選型

串口擴CAN的模塊大體分為兩種形式，一種是單純的協議控制器芯片實現，如MCP2515和MCP2517；另一種是通過高性能的MCU實現。相比于單純的協議控制器芯片，MCU方案的協議轉換模塊擁有以下優勢：配置簡便，配合上位機或串口指令集，幾個簡單的串口數據發送即可完成配置；緩存較大，在高速或數據吞吐量大時杜絕丟幀現象發生；性能優異，將復雜的協議轉換及幀緩存完全集成于用戶MCU之外，可減少用戶MCU負擔。

ZLG立功科技·致遠電子推出的串口轉CAN模塊主要有CANFDSM、CSM300兩個系列，選型工作如何入手，我們從他們之間的區別入手。CANFDSM是最新一代的串口轉CANFD模塊，在能匹配當前熱門的CANFD基礎上，還能完全兼容傳統的CAN2.0協議。因此，如果您的產品選定的是CANFD協議，則只能使用新一代的CANFDSM模塊。

圖5  鏈路層協議區別

如果產品中使用的是CAN2.0A或者CAN2.0B協議，我們繼續對比選擇。CANFDSM不帶CAN或者CANFD收發器，用戶需自行增加隔離或者不隔離的收發器模塊。而CSM300內部集成有CAN隔離收發器、CAN控制器，因此可以直接連接MCU與CAN總線。

圖6  CSM300與CANFDSM內部器件情況

以上討論的情況是針對板載需求的應用，對于需要直接應用在設備中的場合又該如何選擇呢？CANCOM或者CANFDCOM絕對是您的首選。CANFDCOM接口卡的1~2通道CAN FD接口均自帶2500VDC電氣隔離，靜電等級為接觸放電±8KV，浪涌±1KV，可有效避免因為不同節點地電位不同導致的回流損壞，特別適合于電動汽車與列車的測試。

圖7  串口轉CAN設備

1.應用電路

以CANFDSM-100為例 ，該類模塊通用應用方式如下下。協議轉換模塊直接與MCU通過UART的TX、RX交叉連接通信，PIN3、PIN4通過CAN隔離收發器CTM3FD連接到外部CAN總線上。需要注意的是，模塊在使用前需要進行參數配置，使用PIN7使模塊進入配置狀態后再配合MCU的AT指令即可完整參數配置。此外，配合上位機軟件亦可快速完成參數配置。

圖8  應用電路

圖9  CANFDSM-100管腳定義

1.協議轉換格式

串口轉CAN模塊提供透明轉換、透明帶標識、自定義協議等轉換形式，感興趣的工程師可以參考往期文章了解。