【文章內容簡介】 上能使三者通過電路和軟件的支持，能夠順利實現(xiàn)通信。4．CAN總線控制器引腳和19光電模塊的9個引腳如何通過連接到一起，能夠實現(xiàn)兩者之間的正常通信。5．光纖的接收端如何接收信號源。6．CAN總線控制器收到來自光纖→光電模塊的信號，依靠開發(fā)板的支持，能夠通過聲音或是LED燈能夠觀測到信號成功接收。第二章 總體概要設計實現(xiàn)光纖傳輸?shù)囊粋€重要環(huán)節(jié)就是完成總線信號的光電轉換，可以使用專用的光纖收發(fā)器件。目前,光纖收發(fā)器有兩種類型：一種是基于分立元件的，即光接收和光發(fā)送模塊是獨立的。這種光收發(fā)模塊相對比較簡單，光發(fā)射部分主要由光源和偏置控制電路組成；光接收部分主要由光探測器、整形放大電路組成，一般采用塑料或多模光纖進行傳輸。另一種是光纖收發(fā)一體模塊，在光源、光探測、光器件封裝、驅動集成電路、放大集成電路技術進步的基礎上，將接收和發(fā)送集成到一起、符合電信傳輸標準的光電子系統(tǒng)；在光發(fā)射部分使用了性能更好的光源,并在接收部分加入了時鐘及再生判決電路等，一般采用單模光纖進行傳輸。因此，光纖收發(fā)一體模塊在信號轉換的速率和穩(wěn)定性上都比分立的光纖收發(fā)器件有很大的提高，而且與外圍器件接口方便，單模光纖的色散、傳輸光功率消耗也比多模光纖小[11]。本設計中選用一款TTL光纖收發(fā)一體模塊，標準工業(yè)用19 引腳，單+5V電源供電,光纖傳輸模式為單模，標準STST光纖接口。該模塊驅動接口如下圖所示： 模塊驅動接口Fig Interface of module driver 19光電模塊外形尺寸Fig 19 Dimensions of the photovolta c modules CAN總線與RS485的比較：CAN與RS485以1Mbit/S的高速率傳輸?shù)木嚯x都不超過100M，可謂高速上的距離差不多。但是在低速時CAN以5Kbit/S時，距離可達10KM，而485再低的速率也只能到1219米左右（都無中繼）?？梢奀AN在長距離的傳輸上擁有絕對的優(yōu)勢。：RS485是單主從結構，就是一個總線上只能有一臺主機，通訊都由它發(fā)起的，它沒有下命令，下面的節(jié)點不能發(fā)送，而且要發(fā)完即答，受到答復后，主機才向下一個節(jié)點詢問，這樣是為了防止多個節(jié)點向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，而造成數(shù)據(jù)錯亂。而CAN－bus是多主從結構，每個節(jié)點都有CAN控制器，多個節(jié)點發(fā)送時，以發(fā)送的ID號自動進行仲裁，這樣就可以實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)不錯亂，而且一個節(jié)點發(fā)完，另一個節(jié)點可以探測到總線空閑，而馬上發(fā)送，這樣省去了主機的詢問，提高了總線利用率，增強了快速性。所以在汽車等實性要求高的系統(tǒng)，都是用CAN總線，或者其他類似的總線。：RS485只規(guī)定了物理層，而沒有數(shù)據(jù)鏈路層，所以它對錯誤是無法識別的，除非一些短路等物理錯誤。這樣容易造成一個節(jié)點破壞了，拼命向總線發(fā)數(shù)據(jù)（一直發(fā)1），這樣造成整個總線癱瘓。所以RS485一旦壞一個節(jié)點，這個總線網(wǎng)絡都掛。而CAN總線有CAN控制器，可以對總線任何錯誤進行檢測，如果自身錯誤超過128個，就自動閉鎖。保護總線。如果檢測到其他節(jié)點錯誤或者自身錯誤，都會向總線發(fā)送錯誤幀，來提示其他節(jié)點，這個數(shù)據(jù)是錯誤的。這樣CAN總線一旦有一個節(jié)點CPU程序跑飛了，它的控制器自動閉鎖，來保護總線。所以在安全性要求高的網(wǎng)路，CAN是很強的。：CAN器件的價格大約是485的2倍這樣，485的通訊從軟件上是很方便的，只要懂串行通訊，就可以編程，而CAN需要底層工程師了解CAN復雜的層，編寫上位機軟件也要了解CAN的協(xié)議。，而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會出現(xiàn)象在RS485網(wǎng)絡中，當系統(tǒng)有錯誤，出現(xiàn)多節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，導致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點的現(xiàn)象。而且CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響，從而保證不會出現(xiàn)象在網(wǎng)絡中，因個別節(jié)點出現(xiàn)問題，使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。，可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn)，從而大大降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，這些是只僅僅有電氣協(xié)議的RS485所無法比擬的。 CAN總線與RS485的比較Table Comparison of CAN bus and RS485特性RS485CANbus單點成本低廉稍高系統(tǒng)成本高較低總線利用率低高網(wǎng)絡特性單主網(wǎng)絡多主網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸率低高容錯機制無可靠的錯誤處理和檢錯機制通訊失敗率高極低節(jié)點錯誤的影響導致整個網(wǎng)絡的癱瘓無任何影響通訊距離可達10km（5kbps）網(wǎng)絡調試困難非常容易開發(fā)難度標準Modbus協(xié)議標準CANbus協(xié)議后期維護成本高低經過兩者的比較，最后決定選用CAN總線作為本設計的串行總線。 設計方案串行總線光纖收發(fā)器系統(tǒng)主要由CAN總線控制器、光纖、光電轉換模塊、電源和基本外設電路部分組成。光纖單片機CAN總線光電模塊電信號電信號電信號電信號光信號光信號圖 系統(tǒng)結構方框圖Fig System block diagram串行總線光纖收發(fā)器的實現(xiàn)方式主要是利用光電轉換模塊連接CAN總線控制器與光纖，通過CAN總線控制器輸入信號源，把信號通過光電模塊轉換成光信號，通過光纖傳入CAN總線控制器，單片機接收到最初發(fā)送的的程序。第三章 硬件系統(tǒng)設計? 紅牛開發(fā)板（STM32F103ZET6），集成CAN總線控制器；? 19光電模塊；? 光纖。紅牛STM32開發(fā)板是以意法半導體(ST)公司推出的基于ARM CortexM3系列最高配置芯片STM32F103ZE為核心組成。板上資源：? CPU：STM32F103ZET6；(LQFP144腳，片上集成512K flash、64KRAM、12Bit ADC、DAC、PWM、CAN、USB、SDIO、FSMC等資源)；? 板上外擴512K SRAM,2M NOR FLASH（板上支持最大1024kSRAM，16M的NOR FLASH）滿足大容量數(shù)據(jù)采集、處理及分析要求；? 板上外擴128M或256M NAND FLASH（標配128M）滿足彩屏上豐富的圖片存儲、數(shù)據(jù)表格存儲，文件管理等應用；? (由用戶選擇)，F(xiàn)SMC控制，彩屏模塊上配置RSM1843（ADS784TSC2046腳對腳兼容）觸摸控制器芯片，支持一個SD卡（SPI方式）可用于存儲圖片，支持一個AT45DB的DATA FLASH（可用于存儲漢字庫）；? 一路CAN通信接口,驅動器芯片SN65VHD230；? 兩路RS232接口；? 一路RS485通信接口；? 一個SD卡座SDIO控制方式；? 一個I2C存儲器接口，標配24LC02(EEPROM)；? 一個SPI存儲器接口，標配AT45DB161D(DATA FLASH)；? 一路ADC調節(jié)電位器輸入；? 三路ADC輸入接線端子引出；? 兩路PWM輸出接線端子引出；? 兩路DAC輸出接線端子引出；? 一個蜂鳴器、五個用戶LED燈、一個電源指示燈、一個USB通信指示燈；? 四個用戶按鍵，一個系統(tǒng)復位按鍵；? 電源選擇跳線，支持外接5V電源供電，USB供電或JLINK供電；? 板子規(guī)格尺寸：13CM10CM；? 所有I/,方便二次開發(fā)板上的全部硬件特性能快速幫助你評估STM32F103ZE所有外設（USB、motor control、CAN、SPI、Micro SD card、smartcard、USART、NOR Flash、NAND flash、SRAM）。1. Power supply（電源供給）紅牛開發(fā)板采用外部5V電源輸入、USB接口提供5V電源輸入或是由JLINKARM仿真器提供的5V電源供電。? 5V DC 電源適配器連接到J3，電源選擇跳線JP4插到12處。選擇外部5V電源供電。? 把USB電纜連接到USB口J4，電源選擇跳線JP4插到23處，選擇USB 5V電源供電。? 把JLINK ARM仿真器連接到J5口，在JLINK COMMANDER中輸入power on perm即可由JLINK輸出5V電源提供給開發(fā)板供電。 電源選擇跳線設置Table Power select jumper setting跳線描述JP4JP4 用于選擇外部5V 電源座輸入5V 電源供電，USB 供電。跳線短路帽在12 處為外部5V 供電，23 處為USB 口供電。2. Boot option（啟動選項）紅牛開發(fā)板可以采用以下啟動方式：? 內嵌的用戶閃存（默認）；? 為ISP引導裝載系統(tǒng)內存；? 用于調試的嵌入式SRAM。啟動方式通過配置BOOT0和BOOT1選擇跳線設定。 啟動方式選擇跳線設置Table Startup mode select and jumper settingsBOOT1（JP8）BOOT0（JP9）啟動模式描述（123）23紅牛開發(fā)板設定為User Flash 啟動方式。BOOT1可以任意位置，如插到123或是開路（既不插）默認是插到23(Default setting)2312紅牛開發(fā)板設定為System Memory 啟動方式。1212紅牛開發(fā)板設定為Embedded SRAM 啟動方式。 紅牛開發(fā)板由兩個時鐘源提供系統(tǒng)時鐘和RTC時鐘。? Y1，做為RTC的時鐘源；? Y2，8MHZ晶震，做為系統(tǒng)的時鐘源，如果采用內部8M RC震蕩器Y2可以不接。復位信號在紅牛開發(fā)板上是低電平復位。復位方式包括以下幾種方式：? 復位按鍵Reset（S1）；? 通過JTAG仿真下載口輸入復位信號。5. 模擬輸入CN1的AIN0、AINAIN2連接到STM32F103ZE的外部模擬輸入引腳PC0、PCPC2上。6. PWM輸出CN1的PWM0、PWM1連接到STM32F103ZE的定時器輸出引腳PB0、PB1。7. DAC輸出CN1的DAC0、DAC1連接到STM32F103ZE的DAC輸出引腳PAPA5。DAC0、DAC1輸出引腳與SPI1_NSS、SPI1_SCK引腳復用。如要使用DAC0和DAC1需要拔掉JJ2跳線。JJ2跳線默認是插上既分配給SPI1使用。320240 TFT彩色LCD連接到STM32F103ZE FSMC接的bank1 NOR/PSRAM4，5個紅色LED（D5）連接到標準IO口PF10用于顯示。 彩色TFT LCD接口Table Color TFT LCD interface引腳信號描述對應IO引腳信號描述對應IO引腳信號描述對應IO13V3電源2GND地3DB00PD144DB01PD155DB02PD06DB03PD17DB04PE78DB05PE89DB06PE910DB07PE1011DB08PE1112DB09PE1213DB10PE1314DB11PE1415DB12PE1516DB13PD817DB14PD918DB15PD1019CSPG1220RSPF021WRPD522RDPD423RESETRESET24ENPA125MISOPB1426INTPG727MOSIPB1528L