基于STM32F105的CAN总线中继器的设计与实现

　　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。

　　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。