基于基于STM32F1O5的的CAN总线中继器的设计与实现总线中继器的设计与实现
提出了一种用MCU自带的双CAN接口实现CAN总线中继器的设计方法，并给出了基于STM32F105的CAN总线
中继器的软硬件实现方案。采用单CPU的设计可以很好地解决两个CAN接口的主从状态转换，使系统具有结构
简单、性能稳定、实时性高等特点。
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。
评论1