第九章串行通信补充232485CAN

无站接收。CAN协议也可通过位检查的方法探测错误。
位填充
为保证同步,同步沿用位填充产生。在五个连续相等位后,发送站自动插入一
1993年11月，ISO正式颁布CAN为国际标
准ISO11898。
支持CAN协议的公司有Intel、Motorola、
Philips、Siemens、NEC、Honeywell等公
司。
CAN总线的主要技术指标
传输速率： 可达到1Mbps（40米以内） 传输距离： 10千米（5kbps以下） 支持的介质：铜线，光纤 媒体访问控制方式：CSMA/冲突按优先权
MAX232引脚图
MAX232应用电路
略
RS－485总线扩展
RS－485标准接口是单片机系统种常用的 一种串行总线之一。与RS－232C比较， 其性能有许多改进。
实际的单片机通信系统中，是不能真接用两 条传输线将串行口连接起来的，这样做传输 的距离很近，无法有效进行数据通信。
RS-485收发器采用平衡发送和差分接收， 因此具有抑制共模干扰的能力，加上接收器 具有高的灵敏度，能检测低达200mV的电 压，故传输信号能在千米以外得到恢复。
CAN的数据错误检测
循环冗余检查(CRC)
在一帧报文中加入冗余检查位可保证报文正确。接收站通过CRC可判断报文
是否有错。
帧检查
这种方法通过位场检查帧的格式和大小来确定报文的正确性,用于检查格式
上的错误。
应答错误
如前所述,被接收到的帧由接收站通过明确的应答来确认。如果发送站未收
到应答,那么表明接收站发现帧中有错误,也就是说,ACK场已损坏或网络中的报文
⑤ GND：地。 ⑥A：接收器同相输入和驱动器同相输出。 ⑦B：接收器反相输入和驱动器反相输出。 ⑧VCC：5V电源。
连接电路时各驱动器分时使用传输线（不发送 数据的驱动器应被禁止）。网络上可挂32个 站。传输线通常采用双绞线，可以较大程度 抑制共模干扰。在传输线的末端接120欧姆 的电阻进行阻抗匹配，消除由于不匹配在线 路上产生的信号反射。
单片机具有控制能力强的优点，但不适于作大 量的数据处理、查询等。实际应用中常将单 片机作为下位机使用，主要实现数据采集与 控制功能。微机通常作为上位机接收下位机 采集的各种数据，并进行数据运算、处理等， 同时向下位机发出各种指令。因此，实现微 机与单片机间数据通信是十分重要的。
RS-232C总线标准与应用
CAN概述
CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上 应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN 被设计作为汽车环境中的微控制器网络。
起源
CAN总线是德国BOSCH公司为解决现代汽车中 众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一 种串行数据通讯协议,是交通运载工具电气系统中 应用较广的总线。现在向过程工业，机械工业，机 器人，数控机床，传感器等方面发展。
CAN总线的数据通信
CAN属于总线式串行通信网络 可实现点对点、一点对多点及全网广播几种方式发送接收数据 为多主方式工作，通信方式灵活 CAN网络按节点类型分成不同的优先级 CAN采用非破坏性总线优先级仲裁技术 每帧信息都有循环冗余校验CRC及其它检错措施 CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出功能 CAN总线以报文为单位进行数据传递 每个标准报文起始部分有一个11位的标志符ID 数据域为0-8个字节，每个字节8位。
数据载波检测信号DCD：这是DCE向DTE发出的状态信息。当 DCD=1时，表示本地DCE接收到远程DCE发送。
振铃指示信号RI：这是DCE向DTE发出的状态信息。RI=1时， 表示本地DCE接收到远程DCE的振铃信号。
RS-232C与单片机的连接
RS-232C接口与单片机联接时需要进行电平转 换，常用的电平转换芯片有MC1488、 MC1489、MAX232，其中MAX232采用 单5V电源供电，使用非常方便。 MAX232 系列芯片由MAXIM公司生产，内含两路接 收器和驱动器。其内部的电源电压变换器可 以把输入的+5V电源电压变换成RS-232C 输出所需的±10V电压。采用该芯片硬件接 口简单、价格适中，所以被广泛使用。
CAN的报文格式
CAN协议定义了四种不同的帧。 1、数据帧，这个帧被用于当一个节点把信息传送给系统的任何其它
节点。数据帧由7个不同的位域组成，即帧起始、仲裁域、控制域、 数据域、CRC域、应答域、帧结束。 2、远程帧，此帧是基于数据帧格式，只要把RTR位设置成远程发送 请求（Remote Transmit Request），并且没有数据场。总线上发 送此帧后，表示请求接收与该帧ID相符的数据帧。远程帧由6个不同 的位场组成，即帧起始、仲裁域、控制域、CRC域、应答域、帧结束。 3、错误帧，任何单元监测到错误时就发送错误帧。错误帧由两个不 同的域组成。第一个域是错误标志，用做为不同站提供错误标志的叠 加；第二个域是错误界定符。 4、超载帧，节点需要增加时间来处理接收到的数据时便发送过载帧。 超载帧包括两个位域：超载标志和超载界定符。
信号方向 对DTE × 出 入 出 入 入 × 入
对DCE 入 出 入 出 出 × 出
入
出
信号分类
RS-232C信号分为两类： 一类是DTE与DCE交换的信息：TxD和RxD； 另一类是为了正确无误地传输上述信息而设计
的联络信号。
数据发送与接收线
发送数据TxD：通过TxD线，终端将串行数 据由发送端(DTE)向接收端(DCE)发送。按 串行数据格式，先低位后高位的顺序发出。
数据准备就绪信号DSR： 这是DCE向DTE发出的联络信号。 DSR将指出本地DCE的工作状态。当DSR=l时，表示DCE没 有处于测试通话状态，这时DCE可以与远程DCE建立通道。
数据终端就绪信号DTR： 这是DTE向DCE发送的联络信号。 DTR=l时，表示DTE处于就绪状态，本地DCE和远程DCE之间 建立通信通道；而DTR=0时，将迫使DCE终止通信工作。
组网时通常采用终端匹配的总线型结构，采用一条总
线将各个节点串接起来，表中为一些常见芯片可 联接的节点数。
节点数
型号
32
SN75176，SN75276，SN75179，SN75180，MAX485，MAX488，AX490
64
SN75LBC184
128
MAX487，MAX1487
256
MAX1482，MAX1483，MAX3080～MAX3089
载波侦听多路访问/冲突检测
利用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect）访问总线，可对总线上信号进行检测， 只有当总线处于空闲状态时，才允许发送。利用这种方法，可 以允许多个节点挂接到同一网络上。当检测到一个冲突位时， 所有节点重新回到‘监听’总线状态，直到该冲突时间过后， 才开始发送。在总线超载的情况下，这种技术可能会造成发送 信号经过许多延迟。为了避免发送时延，可利用CSMA/CD方 式访问总线。当总线上有两个节点同时进行发送时，必须通过 “无损的逐位仲裁”方法来使有最高优先权的的报文优先发送。 在CAN总线上发送的每一条报文都具有唯一的一个11位或29 位数字的ID。CAN总线状态取决于二进制数‘0’而不是‘1’， 所以ID号越小，则该报文拥有越高的优先权。因此一个为全 ‘0’标志符的报文具有总线上的最高级优先权。可用另外的方 法来解释：在消息冲突的位置，第一个节点发送0而另外的节 点发送1，那么发送0的节点将取得总线的控制权，并且能够 成功的发送出它的信息。
② ：接收器输出使能。 =“0”时，允许接收器输出； =“1” 时，禁止接收器输出，RO为高阻。
③DE：驱动器输出使能。DE=“1”时，允许驱动器工作；DE=“0” 时，驱动器被禁止，输出端A、B为高阻。
④DI：驱动器输入。DI=“1”时，A输出高电平，B输出低电平； DI=“0”时，A输出低电平，B输出高电平。
解决 可挂接的最大节点数：110
CAN总线的信号传送
信号使用差分电压传送，两条信号线被称为 “CAN_H”和“CAN_L”，静态时均是 2.5V左右，此时状态表示为逻辑“1”，也 可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L 高表示逻辑“0”，称为“显形”，此时， 通常电压值为：CAN_H = 3.5V 和 CAN_L = 1.5V。
接收数据RxD：通过RxD线，终端接收从发 送端DTE (或调制解调器)输出的数据。
联络信号
这类信号共有6个：
请求传送信号RTS：用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终 端要发送数据时，该信号RTS=1。
清除发送信号CTS： 用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据， 是对请求发送信号RTS的响应信号。
MAX485
MAX485的封装有DIP、SO和uMAX三种，其中DIP封装的管脚如图所示。 管脚的功能如下：
RO：接收器输出端。若A比B大200mV，RO为高；反之为低电平。 RE：接收器输出使能端。RE为低时，RO有效；为高时，RO呈高 阻状态。 DE：驱动器输出使能端。若DE＝1，驱动器输 出A和B有效；若DE＝0，则它们呈高阻态。若 驱动器输出有效，器件作为线驱动器用，反之 作为线接收器用。 DI：驱动器输入端。DI＝0，有A＝0，B＝1； 当DI＝1，则A＝1，B＝0。 GND：接地。 A：同相接收器输入和同相驱动器输出。 B：反相接收器输入和反相驱动器输出。 VCC：电源端，一般接+5V。
RS-232C是使用得最早、最多的一种异步串行通信总 线标准。它由美国电子工业协会 (Electronic Industries Association)于1962年公布，1969 年最后一次修订而成。其中RS是 Recommended Sandard的缩写，232是该标准 的标识，C表示此标准已修改了三次。 RS-232C 主要用来定义计算机系统的一些数据终端设备 (DTE)和数据通信设备(DCE) 之间接口的电气特 性，目前已广泛用于计算机与终端或外设之间的近 端连接,适合于短距离或带调制解调器的通信场合。
RS-232C引脚功能
插针
1* 2* 3* 4* 5* 6* 7* 8* 9，10 11 12 13 14 15* 16 17* 18 19 20* 21* 22* 23* 24* 25
信号名 GND TXD RXD RES CTS DSR SGND DCD
DTR
功能说明
保护地 发送数据 接收数据 请求发送 允许发送 数据设备（DCE）准备就绪 信号地(公共回线) 接收线路信号检测 未用，为测试保留 空 辅信道接受线路信号检测 辅信道允许发送 辅信道发送数据 发送信号码元定时（DCE为源） 辅信道接收数据 发送信号码元定时 空 辅信道请求发送 数据终端贮备就绪 信号质量检测 振铃指示 数据信号速率选择 发送信号码元定时（DCE为源） 空
RS－485接口可连接成半双工和全双工两种 通信方式。常见的半双工通信芯片有 SN75176、SN75276、 SN75LBC184 MAX481、MAX483、 MAX485、MAX487等，全双工通信芯片 有SN75179、SN75180 、MAX488、 MAX489、MAX490、MAX491等。通 常采用半双工方式组网应用
RS-232C的电气特性。
RS-232C标准早于TTL电路的产生，与TTL、 MOS逻辑电平规定不同。该标准采用负逻 辑：低电平表示逻辑1，电平值为－3V～－ l5V；高电平表示逻辑0，电平值为+3V一 +l5V。因此，RS-232C不能直接与TTL电 路连接，使用时必须加上适当的电平转换电 路，否则将使TTL电路烧毁。
MAX485典型的工作电路
其中平衡电阻Rp通常取100～300欧姆。
MAX485的收发功能
89C51与MAX485的接口电路
P1.7用来控制MAX485的接收或发送，其余操作同串口 。
SN75176芯片
①RO：接收器输出。A－B≥+0.2V时，RO=“1”；A－B≤－0.2V， RO=“0”