【文章內(nèi)容簡介】 上能使三者通過電路和軟件的支持，能夠順利實(shí)現(xiàn)通信。4．CAN總線控制器引腳和19光電模塊的9個(gè)引腳如何通過連接到一起，能夠?qū)崿F(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(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)光纖傳輸?shù)囊粋€(gè)重要環(huán)節(jié)就是完成總線信號的光電轉(zhuǎn)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(dú)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(jìn)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(qū)動(dòng)集成電路、放大集成電路技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上，將接收和發(fā)送集成到一起、符合電信傳輸標(biāo)準(zhǔn)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(shí)鐘及再生判決電路等，一般采用單模光纖進(jìn)行傳輸。因此，光纖收發(fā)一體模塊在信號轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)中選用一款TTL光纖收發(fā)一體模塊，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用19 引腳，單+5V電源供電,光纖傳輸模式為單模，標(biāo)準(zhǔn)STST光纖接口。該模塊驅(qū)動(dòng)接口如下圖所示： 模塊驅(qū)動(dòng)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(shí)CAN以5Kbit/S時(shí)，距離可達(dá)10KM，而485再低的速率也只能到1219米左右（都無中繼）。可見CAN在長距離的傳輸上擁有絕對的優(yōu)勢。：RS485是單主從結(jié)構(gòu)，就是一個(gè)總線上只能有一臺主機(jī)，通訊都由它發(fā)起的，它沒有下命令，下面的節(jié)點(diǎn)不能發(fā)送，而且要發(fā)完即答，受到答復(fù)后，主機(jī)才向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)詢問，這樣是為了防止多個(gè)節(jié)點(diǎn)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，而造成數(shù)據(jù)錯(cuò)亂。而CAN－bus是多主從結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有CAN控制器，多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)，以發(fā)送的ID號自動(dòng)進(jìn)行仲裁，這樣就可以實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)不錯(cuò)亂，而且一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)完，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以探測到總線空閑，而馬上發(fā)送，這樣省去了主機(jī)的詢問，提高了總線利用率，增強(qiáng)了快速性。所以在汽車等實(shí)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(cuò)誤是無法識別的，除非一些短路等物理錯(cuò)誤。這樣容易造成一個(gè)節(jié)點(diǎn)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(gè)總線癱瘓。所以RS485一旦壞一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)都掛。而CAN總線有CAN控制器，可以對總線任何錯(cuò)誤進(jìn)行檢測，如果自身錯(cuò)誤超過128個(gè)，就自動(dòng)閉鎖。保護(hù)總線。如果檢測到其他節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤或者自身錯(cuò)誤，都會向總線發(fā)送錯(cuò)誤幀，來提示其他節(jié)點(diǎn)，這個(gè)數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的。這樣CAN總線一旦有一個(gè)節(jié)點(diǎn)CPU程序跑飛了，它的控制器自動(dòng)閉鎖，來保護(hù)總線。所以在安全性要求高的網(wǎng)路，CAN是很強(qiáng)的。：CAN器件的價(jià)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(fù)雜的層，編寫上位機(jī)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(luò)中，當(dāng)系統(tǒng)有錯(cuò)誤，出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)象。而且CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響，從而保證不會出現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)中，因個(gè)別節(jié)點(diǎn)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(shí)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(diǎn)成本低廉稍高系統(tǒng)成本高較低總線利用率低高網(wǎng)絡(luò)特性單主網(wǎng)絡(luò)多主網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率低高容錯(cuò)機(jī)制無可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制通訊失敗率高極低節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤的影響導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓無任何影響通訊距離可達(dá)10km（5kbps）網(wǎng)絡(luò)調(diào)試?yán)щy非常容易開發(fā)難度標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)CANbus協(xié)議后期維護(hù)成本高低經(jīng)過兩者的比較，最后決定選用CAN總線作為本設(shè)計(jì)的串行總線。 設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換模塊、電源和基本外設(shè)電路部分組成。光纖單片機(jī)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(jié)構(gòu)方框圖Fig System block diagram串行總線光纖收發(fā)器的實(shí)現(xiàn)方式主要是利用光電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成光信號，通過光纖傳入CAN總線控制器，單片機(jī)接收到最初發(fā)送的的程序。第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)? 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(dǎo)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(kuò)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(kuò)128M或256M NAND FLASH（標(biāo)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(yīng)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(gè)SD卡（SPI方式）可用于存儲圖片，支持一個(gè)AT45DB的DATA FLASH（可用于存儲漢字庫）；? 一路CAN通信接口,驅(qū)動(dòng)器芯片SN65VHD230；? 兩路RS232接口；? 一路RS485通信接口；? 一個(gè)SD卡座SDIO控制方式；? 一個(gè)I2C存儲器接口，標(biāo)配24LC02(EEPROM)；? 一個(gè)SPI存儲器接口，標(biāo)配AT45DB161D(DATA FLASH)；? 一路ADC調(diào)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(gè)蜂鳴器、五個(gè)用戶LED燈、一個(gè)電源指示燈、一個(gè)USB通信指示燈；? 四個(gè)用戶按鍵，一個(gè)系統(tǒng)復(fù)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(shè)（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(shè)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(dòng)選項(xiàng)）紅牛開發(fā)板可以采用以下啟動(dòng)方式：? 內(nèi)嵌的用戶閃存（默認(rèn)）；? 為ISP引導(dǎo)裝載系統(tǒng)內(nèi)存；? 用于調(diào)試的嵌入式SRAM。啟動(dòng)方式通過配置BOOT0和BOOT1選擇跳線設(shè)定。 啟動(dòng)方式選擇跳線設(shè)置Table Startup mode select and jumper settingsBOOT1（JP8）BOOT0（JP9）啟動(dòng)模式描述（123）23紅牛開發(fā)板設(shè)定為User Flash 啟動(dòng)方式。BOOT1可以任意位置，如插到123或是開路（既不插）默認(rèn)是插到23(Default setting)2312紅牛開發(fā)板設(shè)定為System Memory 啟動(dòng)方式。1212紅牛開發(fā)板設(shè)定為Embedded SRAM 啟動(dòng)方式。 紅牛開發(fā)板由兩個(gè)時(shí)鐘源提供系統(tǒng)時(shí)鐘和RTC時(shí)鐘。? Y1，做為RTC的時(shí)鐘源；? Y2，8MHZ晶震，做為系統(tǒng)的時(shí)鐘源，如果采用內(nèi)部8M RC震蕩器Y2可以不接。復(fù)位信號在紅牛開發(fā)板上是低電平復(fù)位。復(fù)位方式包括以下幾種方式：? 復(fù)位按鍵Reset（S1）；? 通過JTAG仿真下載口輸入復(fù)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(shí)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(fù)用。如要使用DAC0和DAC1需要拔掉JJ2跳線。JJ2跳線默認(rèn)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(gè)紅色LED（D5）連接到標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)IO引腳信號描述對應(yīng)IO引腳信號描述對應(yīng)IO13V3電源2GND地3DB00PD144DB01PD155DB02PD06DB03PD17DB04PE78DB05PE89DB06PE910DB07PE1011DB08PE1112DB09PE1213DB10PE1314DB11PE1415DB12PE1516DB13PD817DB14PD918DB15PD1019CSPG1220RSPF021WRPD522RDPD423RESETRESET24ENPA125MISOPB1426INTPG727MOSIPB1528L