232/485轉(zhuǎn)CAN

智能協(xié)議轉(zhuǎn)換器

（SG_CAN_Modbus）

使用說明書 

天津?yàn)I海新區(qū)三格電子科技有限公司

一、產(chǎn)品概述

SG_CAN_Modbus是一款用于CAN-Bus現(xiàn)場總線與RS-232總線或RS-485總線之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的協(xié)議型轉(zhuǎn)換器，支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus  RTU協(xié)議。集成1路RS-232通道、1路RS-485通道、1路CAN-Bus通道，可以方便地嵌入使用RS-232接口和RS-485接口的節(jié)點(diǎn)上，在不需要改變?cè)杏布Y(jié)構(gòu)的前提下使設(shè)備獲得CAN-Bus通訊接口，實(shí)現(xiàn)RS-232或RS-485設(shè)備與CAN-Bus網(wǎng)絡(luò)之間的連接及數(shù)據(jù)通訊。SG_CAN_Modbus的RS-232通道和RS-485通道支持多種常用波特率，范圍是1200-115200bps。CAN-Bus通道支持多種常用CAN速率范圍是5K-500Kbps。使用本公司提供的配置軟件，用戶可以靈活設(shè)置模塊的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

二、規(guī)格特性

    實(shí)現(xiàn)CAN-Bus與RS-232/RS-485的雙向數(shù)據(jù)通訊；

支持 CAN2.0A 和 CAN2.0B 協(xié)議，符合 ISO/DIS 11898 規(guī)范；

集成 1 路 CAN-bus 通訊接口，通訊速率在5K~500Kbps；

集成 1 路 RS-232和1路RS-485 通訊接口，通訊速率在 1200~115200bps；

支持三種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式：透明傳輸、帶標(biāo)志轉(zhuǎn)換和Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持Modbus RTU協(xié)議，透明傳輸和帶標(biāo)志轉(zhuǎn)換支持RS-232和CAN口，Modbus轉(zhuǎn)換支持RS-485和CAN口；

電源：DC 9-24 V，典型值12V 50mA；

內(nèi)置終端電阻，短接端口使能；

工作溫度：-40℃ ～ 85℃。

性能參數(shù)：每秒轉(zhuǎn)發(fā)7000字節(jié)（透明傳輸，RS-232接口115200bps，CAN接口500Kbps），內(nèi)置21K接收緩沖區(qū)，保證大量突發(fā)數(shù)據(jù)不丟包。

三、外觀與接口定義

3.1產(chǎn)品外觀

3.2接口定義

VIN+、VIN-分別為電源的正負(fù)極；

Res1+和Res1-是CAN-Bus總線120歐姆終端電阻使能端，如果此節(jié)點(diǎn)需要120歐姆終端電阻則短路這兩個(gè)端口即可，已內(nèi)置120歐姆電阻；

CAN_H、CAN_L為CAN信號(hào)的連接端；

Res2+和Res2-是485總線120歐姆匹配電阻使能端，如果此節(jié)點(diǎn)需要120歐姆匹配電阻則短路這兩個(gè)接口，已內(nèi)置120歐姆電阻；

485_A、485_B為485信號(hào)的連接端，且已內(nèi)置150K上下拉電阻；

STAND、MODE、SET為模式選擇接口，短接MODE和SET并重新上電設(shè)備進(jìn)入配置模式，短接MODE和STAND并重新上電設(shè)備進(jìn)入收發(fā)模式；

RS-232接口使用DB9母頭接口，接口定義如下

3.3指示燈說明

    只有在有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)燈才亮，時(shí)間很短，如果有數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送會(huì)看到燈閃爍。

3.4接線說明

為了增強(qiáng)CAN-bus 通訊的可靠性，CAN-bus 總線網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)端點(diǎn)，通常要加入終端匹配電阻（120歐姆），也就是說如果設(shè)備工作在CAN-Bus終端則需要接入120歐姆終端電阻，此時(shí)只需短路Res1+和Res1-即可（120R電阻已內(nèi)置）。

CAN通訊線可以使用雙絞線、屏蔽雙絞線。若通訊距離超過1KM時(shí)，應(yīng)保證線的截面積大于1.0mm2。具體規(guī)格，應(yīng)根據(jù)距離而定，常規(guī)是隨距離的加長而適當(dāng)加大。

RS-485是差分電平通信,在距離較長或速率較高時(shí),線路存在回波干擾,此時(shí)需要在通信線路首末兩端并聯(lián)120歐姆匹配電阻，*在線路長度大于300米時(shí),才考慮加匹配電阻。如需使用短路Res2+和Res2即可-。

四、軟件說明

4.1軟件參數(shù)

注意事項(xiàng)：

    軟件會(huì)自動(dòng)失能無關(guān)選項(xiàng)。

標(biāo)準(zhǔn)幀ID共11位范圍0x001--0x7FF，擴(kuò)展幀ID共29位范圍0x00000000--0x1FFFFFFF。

串行幀用兩個(gè)字節(jié)（16位）中低11位表示標(biāo)準(zhǔn)幀，用四個(gè)字節(jié)（32位）中低29位表示擴(kuò)展幀。

透明傳輸模式下如果使能了“允許CAN幀ID轉(zhuǎn)發(fā)到串行幀”，當(dāng)CAN通道收到標(biāo)準(zhǔn)幀會(huì)把ID轉(zhuǎn)成兩個(gè)字節(jié)，收到擴(kuò)展幀會(huì)把ID轉(zhuǎn)為四個(gè)字節(jié)。建議在同時(shí)接收標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀的情況下如果使能了“允許CAN幀ID轉(zhuǎn)發(fā)到串行幀”則同時(shí)使能“允許CAN幀信息轉(zhuǎn)發(fā)到串行幀”。

帶標(biāo)志轉(zhuǎn)換模式下會(huì)把串行幀相應(yīng)ID位字節(jié)轉(zhuǎn)為CAN發(fā)送字節(jié)，同時(shí)把CAN通道收到的CAN幀ID轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)位置。建議如果接收擴(kuò)展幀請(qǐng)把ID長度設(shè)置為4個(gè)字節(jié)長度，否則ID可能出錯(cuò)，詳見后面轉(zhuǎn)換方式。

Modbus轉(zhuǎn)換模式下會(huì)把485通道收到每幀*個(gè)字節(jié)（即地址）作為CAN發(fā)送ID，相應(yīng)的把CAN通道收到的CAN幀ID低8位（一個(gè)字節(jié)）作為Modbus應(yīng)答幀*個(gè)字節(jié)（地址）。

幀間隔用來確定232通道或者485通道一幀數(shù)據(jù)是否發(fā)完，當(dāng)連續(xù)超過幀間隔時(shí)間沒有收到下一字節(jié)即可認(rèn)為一幀結(jié)束。幀間隔單位是在設(shè)定波特率下一個(gè)字節(jié)時(shí)長。根據(jù)Modbus RTU傳輸協(xié)議，在波特率不大于19200的情況下幀間隔固定3.5個(gè)字節(jié)時(shí)長，大于19200時(shí)按固定時(shí)長1.75ms（因?yàn)橹虚g一般有很多中斷要處理）作為一幀間隔。故，本設(shè)備三種轉(zhuǎn)換模式也參照此協(xié)議，即(幀間隔÷波特率)要不小于(3.5÷19200)。

4.2配置說明

在使用本產(chǎn)品之前需要先通過配置軟件配置好收發(fā)模式和參數(shù)，否則軟件會(huì)按近一次配置模式進(jìn)行工作。

配置時(shí)短接SET和MODE端，通過USB轉(zhuǎn)串口線連接電腦和設(shè)備的232接口并重新上電，打開配置軟件選擇設(shè)備型號(hào)為CAN網(wǎng)關(guān)，選擇串口并打開然后進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。

設(shè)置好參數(shù)點(diǎn)擊配置即可把配置信息寫入設(shè)備，之后軟件會(huì)提示是否配置成功。

五、轉(zhuǎn)換方式

5.1透明傳輸

5.1.1串行幀到CAN通道

設(shè)備以PC端軟件配置好的CAN幀類型和ID作為CAN發(fā)送的類型和ID，不斷轉(zhuǎn)發(fā)RS-232接口接收到的數(shù)據(jù)。

當(dāng)232接口收到連續(xù)8個(gè)字節(jié)或者不夠8個(gè)字節(jié)但一幀結(jié)束會(huì)立即轉(zhuǎn)發(fā)到CAN總線，即如果一幀串口數(shù)據(jù)多于8個(gè)字節(jié)則每次發(fā)送8個(gè)字節(jié)直到后一段不足8個(gè)字節(jié)，如果一幀串口數(shù)據(jù)少于8個(gè)字節(jié)則一次發(fā)完。

串行幀轉(zhuǎn)CAN幀信息用戶不用管，里面包含了幀信息（標(biāo)準(zhǔn)幀還是擴(kuò)展幀）以及數(shù)據(jù)字節(jié)長度；幀ID是由用戶在軟件配置的，下次配置之前永遠(yuǎn)保持不變。

5.1.2 CAN通道到串行幀

當(dāng)CAN總線收到一幀CAN信息（一幀CAN數(shù)據(jù)小于等于8個(gè)字節(jié)）會(huì)立即轉(zhuǎn)發(fā)到232接口。如果使能了“CAN幀信息發(fā)送到串行幀”則會(huì)把幀信息填充在*個(gè)字節(jié)，如果使能了“CAN幀ID發(fā)送到串行幀”則會(huì)把幀信息填充在之后的2（標(biāo)準(zhǔn)幀）或4（擴(kuò)展幀）個(gè)字節(jié)，之后填充數(shù)據(jù)。

5.2帶標(biāo)志轉(zhuǎn)換

5.2.1 串行幀到CAN通道

帶標(biāo)志轉(zhuǎn)換可以通過配置軟件CAN發(fā)送時(shí)的ID類型，在串行幀第幾個(gè)字節(jié)開始（從0開始）、ID長度是多少（1-4）。

232接口收到一幀串行數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)上述配置取出ID的并以此作為CAN發(fā)送ID發(fā)送這一幀串行數(shù)據(jù)。

帶標(biāo)志轉(zhuǎn)換同樣是邊收邊轉(zhuǎn)發(fā)，只要232接口收到這幀已經(jīng)包含的完整ID并且數(shù)據(jù)夠了8個(gè)字節(jié)或一幀結(jié)束就立即轉(zhuǎn)發(fā)。

如上表格：配置為帶標(biāo)志轉(zhuǎn)換模式，以標(biāo)準(zhǔn)幀發(fā)送，ID長度為2，ID從第2字節(jié)開始(從0開始計(jì)數(shù))。只要232接口收到前4個(gè)字節(jié)就確定了ID，收完了*個(gè)字節(jié)就開始發(fā)送了，之后每收8個(gè)字節(jié)就發(fā)送，直到這一幀發(fā)完。下一幀串行幀收到4個(gè)字節(jié)之后重新設(shè)置發(fā)送ID。

注意事項(xiàng)：串行幀中ID長度與CAN發(fā)送ID對(duì)應(yīng)關(guān)系

5.2.2 CAN通道到串行幀

當(dāng)CAN收到一幀數(shù)據(jù)也會(huì)立即轉(zhuǎn)發(fā)到232接口，同時(shí)會(huì)在相應(yīng)位置填充CAN幀ID，因?yàn)榇袔袷皆?，所以?wù)必保證軟件配置的CAN信息（CAN類型、ID長度）與CAN網(wǎng)絡(luò)*。

注意事項(xiàng)：CAN發(fā)送ID填充到串行幀規(guī)則

5.3 Modbus轉(zhuǎn)換

 Modbus轉(zhuǎn)CAN模式中設(shè)備并不作為Modbus主站或者從站，只負(fù)責(zé)把Modbus幀通過CAN發(fā)送出去，另一個(gè)使用相同協(xié)議的設(shè)備還原Modbus并把應(yīng)答Modbus幀發(fā)到CAN網(wǎng)絡(luò)。

RS-485采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus RTU協(xié)議，所以用戶在軟件配置時(shí)務(wù)必確保設(shè)置是否符合Modbus RTU協(xié)議。

Modbus RTU協(xié)議對(duì)規(guī)定，數(shù)據(jù)格式為1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，偶校驗(yàn)（也可以奇校驗(yàn)或者無校驗(yàn)，如果無校驗(yàn)則把停止位設(shè)為兩位），CRC16Modbus校驗(yàn)，Modbus一幀長為256字節(jié)。

設(shè)備收到完整一幀Modbus會(huì)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，如果沒有錯(cuò)誤會(huì)把這條Modbus幀通過CAN發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)，但不會(huì)發(fā)送后兩個(gè)字節(jié)的CRC，因?yàn)镃AN可靠性非常高，出錯(cuò)概率極低。當(dāng)設(shè)備從CAN通道收到完整一幀Modbus之后會(huì)自動(dòng)加上CRC校驗(yàn)然后通過RS-485發(fā)送出去。

5.3.1 RS-485通道到CAN通道

Modbus轉(zhuǎn)CAN與前兩種轉(zhuǎn)換方式不同，只有在收到完整一幀Modbus之后，設(shè)備才會(huì)把Modbus*字節(jié)（地址字節(jié)）作為CAN發(fā)送ID，通過如下分段方式進(jìn)行拆包然后完成CAN通道的轉(zhuǎn)發(fā)。因?yàn)橐粠珻AN幀多攜帶8個(gè)數(shù)據(jù)，為了能在另一端正確地完成對(duì)一幀Modbus的拼接故參考DeviceNet（一個(gè)CAN應(yīng)用層協(xié)議）分段報(bào)文傳送協(xié)議進(jìn)行拆包，然后通過CAN通道發(fā)送，在另一端按此協(xié)議重組。

因?yàn)镸odbus轉(zhuǎn)換模式下只有在收到完整一幀Modbus數(shù)據(jù)才會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)，且根據(jù)Modbus協(xié)議，Modbus是“問答”型協(xié)議，所以要等待另一端響應(yīng)之后才能發(fā)送下一陣Modbus數(shù)據(jù)，或者超時(shí)無應(yīng)答也可以再次發(fā)送。如果發(fā)送頻率過快，“問完沒答”就發(fā)下一針可能造成數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

分段拆包格式如下：

分段標(biāo)記：0單獨(dú)報(bào)文，1分段報(bào)文中的一段；

分段類型：0*個(gè)分段，1中間分段，2后分段

分段計(jì)數(shù)器：每一段的標(biāo)志，該段在整個(gè)報(bào)文中的序號(hào)0-31

5.3.2 CAN通道到RS-485通道

設(shè)備把CAN通道收上來的CAN幀按拆包規(guī)則逆向組合，之后在后加上兩個(gè)字節(jié)CRC之后通過RS-485通道發(fā)送出去