基于STM32F1O5的CAN总线中继器的设计与实现

摘要：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。
关键词：CAN总线；中继器：STM32F105；CAN控制器；

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