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  • 本文将为大家详细介绍串口经过转换后的CAN帧格式与注意事项。适用场景串口转CAN模块在什么时候需要用到呢?一是老产品面临升级,需要用到CAN总线通信,但硬件平台的MCU没有集成CAN总线的控制器。二是选用的MCU已经...

    MCU没有CAN或CAN接口数量不够怎么办?目前市面上有串口转CAN的相关模块或设备,但大家知道串口转CAN是如何实现的吗?转换后的帧格式是如何的?本文将为大家详细介绍串口经过转换后的CAN帧格式与注意事项。

    适用场景

    串口转CAN模块在什么时候需要用到呢?一是老产品面临升级,需要用到CAN总线通信,但硬件平台中的MCU没有集成CAN总线的控制器。二是选用的MCU已经包含CAN总线接口,但数量上不能满足项目需求。若出现类似以上两种情况且MCU有闲置串口,则可以选用串口转CAN模块解决。

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    图1 应用行业

    使用方法

    该类模块可以很方便地嵌入到具有UART接口的设备中,在不需改变原有硬件结构的前提下使设备获得CAN-bus通讯接口,实现具有UART设备和CAN-bus网络之间的数据通讯。工业级的转换模块内部还包括实现带隔离的CAN和UART转换所必须的模拟和数字器件、光电耦合器、DC/DC变换器、CAN-bus接口等。

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    图2 产品架构

    转换说明

    CSM100系列模块提供3种协议转换方式:透明转换、透明带标示转换、自定义协议转换。下面以CSM100系列的模块简述模块的透明转换格式。

    该模式下,CSM100接收到一侧总线的数据就立即转换发送至另一总线侧。该模式下的模块数据转换效率最高,能承担较大流量的数据传输。串行帧转CAN帧时,模块将来自串口的数据直接打包,并插入预先配置的CAN帧信息、帧ID一同作为一帧数据发送到总线上。同理,来自CAN总线上的数据将按顺序拆分为字节流发送到串口上,字节流的前几个字节为该CAN帧的信息。

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    图3 转换方式

    说到这,大家肯定有个疑惑,CAN帧的信息及CAN帧ID是如何表示的呢?

    帧信息主要用来区分标准帧、扩展帧,长度为1个字节。在“自定义协议转换”中,标准帧固定为 0x00, 扩展帧固定为 0x80; 在“透明转换”“透明带标识转换” 中, 标准帧为 0x0_,扩展帧为 0x8_,其中“_” 代表每个帧中的数据域长度, 范围为 0~8。

    标准帧的帧ID拆分为2个字节表示,扩展帧的帧ID拆分为4个字节表示。如果实际配置时给帧ID预留的只有一个字节且帧类型为扩展帧,方向是CAN帧转串行帧,那么将只能得到帧ID的高8位。如果实际配置时给帧ID预留的只有一个字节且帧类型为扩展帧,方向是串行帧转CAN帧,那么将帧ID的高8位正常填充,其他三字节全补零。

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    假设配置的转换成的CAN报文帧信息为“标准帧”,配置的帧ID1,ID0分别为“0x01,0x23”,串行帧的数据为01,02,03,04,05,06,07,08共8个字节,那么转换格式如图5。CAN报文的帧ID为0x0123(用户配置),帧信息:标准帧(用户配置),串行帧中的数据部分将不作任何修改地转换到CAN报文中。

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    图5 串行帧到CAN帧

    假设CAN报文中帧ID1为0x01,帧ID0为 0x23,数据为0x12,0x34,0x56,0x78,0xab,0xcd,0xef,0xff,则CAN报文和转换后的串行帧如图6。CAN报文的帧信息(0x08)转换到串行帧中的第1个字节(0x08),CAN报文中的ID:0x0123依次转换到串行帧中的第2个字节(0x01)及第3个字节(0x23)。CAN报文的数据域将不作任何修改地转换到串行帧中的数据部分。

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    图6 CAN帧到串行帧

    总结

    以上为串口转CAN透明格式下的转换方式,后续笔者将新增透明带标示转换、自定义协议转换以及moudbus转换的内容,欢迎持续关注。

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  • 串口通信数据格式

    千次阅读 2020-09-17 12:21:38
    在串行通信中数据在1位宽的单条线路上进行传输,一个字节的数据要分为8次,由低位到高位按顺序一位一位的进行传送。 串口收发数据的单位:字节 (Byte) '', 1Byte = 8 bits , 串口收发数据格式一般为 :1bit ...

    串行接口的定义:

    • 串行接口简称串口,也称串行通信接口或串行通讯接口(通常指COM接口)
    • 是指数据一位一位地顺序传送
    • 特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信;成本低,适用于远距离通信,但传送速度较慢

     串口通信的定义:

    • 串口按位(bit)发送和接收字节。

    串口通讯的定义:

    • 串口通讯(Serial Communication), 是指外设和计算机间,通过数据信号线 、地线、控制线等,按位进行传输数据的一种通讯方式。一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。

    在串行通信中,数据在1位宽的单条线路上进行传输,一个字节的数据要分为8次,由低位到高位按顺序一位一位的进行传送。

    串口收发数据的单位:字节 (Byte) '',   1Byte = 8 bits , 串口收发数据格式一般为  :1bit 起始位(一般为0)   8bits 数据位(一字节)  1bit 校验位(可有可无)  + 1bit结束位(一般为1)

     

    • 奇校验是指每帧数据中,包括数据位和奇偶校验位的全部9个位中1的个数必须为奇数;
    • 偶校验是指每帧数据中,包括数据位和奇偶校验位的全部9个位中1的个数必须为偶数。
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  • 一种串口完整帧数据接收的实现方式

    万次阅读 多人点赞 2018-08-23 10:21:28
    本人采用的STM32HAL库,部分函数为库函数提供,其中硬件初始化反初始化函数部分需要自己实现,这里不给出实现代码,数据帧接收实现方式基本通用于所有串口通信,以下是实现的代码。 附:如果你想使用字符串形式的...

    本人采用的STM32HAL库,部分函数为库函数提供,其中硬件初始化反初始化函数部分需要自己实现,这里不给出实现代码,数据帧接收实现方式基本通用于所有串口通信,以下是实现的代码。

    附:如果你想使用字符串形式的协议,可参考我微信公众号中的这篇文章(https://mp.weixin.qq.com/s/qP4wxFnwK5aUR1YgX4F9bA),协议解析更加简单更加严密,协议格式是"AT+CMD=XXXX\r\n"。

    所使用的协议格式:AA 55/56/57... length data sum(帧头:AA 55/56/57...;length:剩余数据长度;data:有效数据区;sum:校验和不包含帧头),可识别多种帧头数据,只需添加第二个帧头即可;

    #ifndef	__UART_H
    #define __UART_H
    
    #include "stm32f1xx_hal.h"
    
    #include "./UART/uart1.h"
    #include "./UART/uart2.h"
    #include "./UART/uart3.h"
    #include "./UART/uart4.h"
    #include "./UART/uart5.h"
    
    /*帧头长度*/
    #define FRAME_HEADER_LENGTH     2U
    /*帧尾长度(即校验和)*/
    #define FRAME_TAIL_LENGTH       1U
    
    /*帧头相同字节(第一字节)*/
    #define FRAME_HEAD_SAME_AA      0xAA
    /*帧头区别字节(第二字节)*/
    #define FRAME_HEAD_DIFF_55      0x55
    #define FRAME_HEAD_DIFF_56      0x56
    #define FRAME_HEAD_DIFF_57      0x57
    
    /*接收缓冲区长度*/
    #define RX_BUF_1_LENGTH         50U
    
    /*接收协议公共变量*/
    typedef struct{
      volatile uint8_t step;           /*switch 语句跳转条件*/
      volatile uint8_t tmpCnt;         /*用于计数的临时变量*/
      volatile uint8_t aRxBufIndex;    /*接收数据缓冲区索引*/
      uint8_t aRxBuf_1[RX_BUF_1_LENGTH];
    }protocolComType_t;
    
    /*串口接收协议结构体*/
    typedef struct{
      protocolComType_t  uart1Ptc;
      protocolComType_t  uart2Ptc;
      protocolComType_t  uart3Ptc;
      protocolComType_t  uart4Ptc;
      protocolComType_t  uart5Ptc;
    }uartPtcType_t;
    
    extern uartPtcType_t uartPtc;/*声明接收结构体*/
    
    /*校验和计算*/
    uint8_t CheckSumCal(uint8_t *pData,uint32_t num);
    
    #endif/*__UART_H*/
    
    #include "./UART/uart.h"
    
    /*是否使用定时器监测串口,0U不使用,1U使用*/
    #define IF_USE_TIM_MONITOR    0U
    
    uartPtcType_t uartPtc;/*定义一个接收结构体*/
    
    /*串口1接收完成回调函数*/
    static void HAL_UART1_RxCpltCallback(protocolComType_t *pUartHandle,uint8_t data);
    /*串口2接收完成回调函数*/
    static void HAL_UART2_RxCpltCallback(protocolComType_t *pUartHandle,uint8_t data);
    /*串口3接收完成回调函数*/
    static void HAL_UART3_RxCpltCallback(protocolComType_t *pUartHandle,uint8_t data);
    /*串口4接收完成回调函数*/
    static void HAL_UART4_RxCpltCallback(protocolComType_t *pUartHandle,uint8_t data);
    /*串口5接收完成回调函数*/
    static void HAL_UART5_RxCpltCallback(protocolComType_t *pUartHandle,uint8_t data);
    
    /*校验和计算*/
    uint8_t CheckSumCal(uint8_t *pData,uint32_t num)
    {
        if(pData == NULL){ return 0x00; }
        if(num == 0){ return 0x00; }
    	
        /*将校验和字节置为0x00*/
        pData[num - 1] = 0x00;
        /*除去帧头和校验位本身的校验和*/
        for(uint32_t i = 0;i<(num - FRAME_HEADER_LENGTH - FRAME_TAIL_LENGTH);i++)
        {
            /*仅保留低位*/
            pData[num - 1] += (0xff & (pData[i + FRAME_HEADER_LENGTH]));
        }
        return (pData[num - 1]);
    }
    
    /*串口外设初始化*/
    /*
    被调用流程:
    用户串口初始化函数->HAL_UART_Init();->HAL_UART_MspInit();->根据不同串口调用不同 Msp 初始化函数
    */
    void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
    {
      /*用于检测到串口发生 ORE 错误时,清除此标志位,以使串口恢复工作*/
      #if (IF_USE_TIM_MONITOR > 0U)
      TIM_InitCfg();
      #endif
      
      if((huart->Instance) == USART1)
      {
        HAL_UART1_MspInit(huart);
      }
      else if((huart->Instance) == USART2)
      {
        HAL_UART2_MspInit(huart);
      }
      else if((huart->Instance) == USART3)
      {
        HAL_UART3_MspInit(huart);
      }
      else if((huart->Instance) == UART4)
      {
        HAL_UART4_MspInit(huart);
      }
      else if((huart->Instance) == UART5)
      {
        HAL_UART5_MspInit(huart);
      }
    }
    
    /*串口外设反初始化*/
    void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef	*huart)
    {
      if((huart->Instance) == USART1)
      {
        HAL_UART1_MspDeInit();
      }
      else if((huart->Instance) == USART2)
      {
        HAL_UART2_MspDeInit();
      }
      else if((huart->Instance) == USART3)
      {
        HAL_UART3_MspDeInit();
      }
      else if((huart->Instance) == UART4)
      {
        HAL_UART4_MspDeInit();
      }
      else if((huart->Instance) == UART5)
      {
        HAL_UART5_MspDeInit();
      }
    }
    
    /*发送完成回调函数*/
    void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
    {
      if((huart->Instance) == USART1)
      {
      }
      else if((huart->Instance) == USART2)
      {
      }
      else if((huart->Instance) == USART3)
      {
      }
      else if((huart->Instance) == UART4)
      {
      }
      else if((huart->Instance) == UART5)
      {
      }
    }
    /*接收完成回调函数*/
    void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
    {
        if((huart->Instance) == USART1)
        {
            HAL_UART1_RxCpltCallback(&uartPtc.uart1Ptc,uart1SingleByteRecBuf);
        }
        else if((huart->Instance) == USART2)
        {
            HAL_UART2_RxCpltCallback(&uartPtc.uart2Ptc,uart2SingleByteRecBuf);
        }
        else if((huart->Instance) == USART3)
        {
            HAL_UART3_RxCpltCallback(&uartPtc.uart3Ptc,uart3SingleByteRecBuf);
        }
        else if((huart->Instance) == UART4)
        {
            HAL_UART4_RxCpltCallback(&uartPtc.uart4Ptc,uart4SingleByteRecBuf);
        }
        else if((huart->Instance) == UART5)
        {
            HAL_UART5_RxCpltCallback(&uartPtc.uart5Ptc,uart5SingleByteRecBuf);
        }
    }
    
    /*初始化结构体变量*/
    static void InitPtcStruct(protocolComType_t *pUartHandle)
    {
      pUartHandle->step         = 0;
      pUartHandle->tmpCnt       = 0;
      pUartHandle->aRxBufIndex  = 0;
    }
    
    /*串口1接收完成回调函数*/
    static void HAL_UART1_RxCpltCallback(protocolComType_t *pUartHandle,uint8_t data)
    {
        switch(pUartHandle->step)
        {
            case 0:
                if(data == FRAME_HEAD_SAME_AA)/*帧头正确*/
                {
                    pUartHandle->step++;/*跳转下一步骤*/
                    pUartHandle->aRxBuf_1[pUartHandle->aRxBufIndex++] = data;
                }
            break;
            case 1:
                if((data == FRAME_HEAD_DIFF_55) || (data == FRAME_HEAD_DIFF_56) || (data == FRAME_HEAD_DIFF_57))/*帧头正确*/
                {
                    pUartHandle->step++;/*跳转下一步骤*/
                    pUartHandle->aRxBuf_1[pUartHandle->aRxBufIndex++] = data;
                }
                else if(data == FRAME_HEAD_SAME_AA)
                    pUartHandle->step = 1;/*第一帧头重复,回到第二帧头判断处,AA AA 情况*/
                else
                    InitPtcStruct(pUartHandle);/*初始化结构体值,准备下一次接收*/
            break;
            case 2:
                pUartHandle->tmpCnt = data;/*临时计数值*/
                pUartHandle->step++;/*跳转下一步骤*/
                pUartHandle->aRxBuf_1[pUartHandle->aRxBufIndex++] = data;/*压入缓冲区*/
                if(((RX_BUF_1_LENGTH - pUartHandle->aRxBufIndex) < data) || (data == 0))
                {/*缓冲区溢出或数据长度为 0*/
                    InitPtcStruct(pUartHandle);/*初始化结构体值,准备下一次接收*/
                }
            break;
            case 3:
                if(--pUartHandle->tmpCnt)
                {/*接收数据到缓冲区*/
                    pUartHandle->aRxBuf_1[pUartHandle->aRxBufIndex++] = data;
                    if(pUartHandle->aRxBufIndex >= RX_BUF_1_LENGTH)
                    {/*长度被意外修改,导致缓冲区溢出*/
                        InitPtcStruct(pUartHandle);/*初始化结构体值,准备下一次接收*/
                    }
                }
                else
                {
                    /*检查校验和并写入缓冲区*/
                    if(CheckSumCal(pUartHandle->aRxBuf_1,pUartHandle->aRxBufIndex + 1) == data)
                    {
    //                PRINTF("uart1\n");
    //                for(uint32_t i = 0;i<pUartHandle->aRxBufIndex + 1;i++)
    //                PRINTF("%02x\t",pUartHandle->aRxBuf_1[i]);PRINTF("\n");
                
                    /*这里可结合上篇文章将数据存入环形缓冲区(也可不存直接处理这里接收的数据,不过数据量太大时可能会丢帧),并且设置标志位或是发送信号量给任务以处理接收到的数据*/
                    }
    					
                    InitPtcStruct(pUartHandle);/*初始化结构体值,准备下一次接收*/
                }
            break;
            
            default:
                InitPtcStruct(pUartHandle);/*初始化结构体值,准备下一次接收*/
            break;
        }
    		
        #if UART1_USE_DMA
        /*DMA 接收开启循环模式不需要再次触发*/
        #else
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&uart1SingleByteRecBuf,1);/*再次开启中断,触发下一次接收*/
        #endif
    }
    
    /*串口2接收完成回调函数*/
    static void HAL_UART2_RxCpltCallback(protocolComType_t *pUartHandle,uint8_t data)
    {
      (void)pUartHandle;
      (void)data;
    
      #if UART2_USE_DMA
      /*DMA 接收开启循环模式不需要再次触发*/
      #else
      HAL_UART_Receive_IT(&huart2,&uart2SingleByteRecBuf,1);/*再次开启中断,触发下一次接收*/
      #endif
    }
    
    /*串口3接收完成回调函数*/
    static void HAL_UART3_RxCpltCallback(protocolComType_t *pUartHandle,uint8_t data)
    {
      (void)pUartHandle;
      (void)data;
      
      #if UART3_USE_DMA
      /*DMA 接收开启循环模式不需要再次触发*/
      #else
      HAL_UART_Receive_IT(&huart3,&uart3SingleByteRecBuf,1);/*再次开启中断,触发下一次接收*/
      #endif
    }
    
    /*串口4接收完成回调函数*/
    static void HAL_UART4_RxCpltCallback(protocolComType_t *pUartHandle,uint8_t data)
    {
      (void)pUartHandle;
      (void)data;
      
      #if UART4_USE_DMA
      /*DMA 接收开启循环模式不需要再次触发*/
      #else
      HAL_UART_Receive_IT(&huart4,&uart4SingleByteRecBuf,1);/*再次开启中断,触发下一次接收*/
      #endif
    }
    
    /*串口5接收完成回调函数*/
    static void HAL_UART5_RxCpltCallback(protocolComType_t *pUartHandle,uint8_t data)
    {
      (void)pUartHandle;
      (void)data;
      
      HAL_UART_Receive_IT(&huart5,&uart5SingleByteRecBuf,1);/*再次开启中断,触发下一次接收*/
    }
    

    uart(x)SingleByteRecBuf:(x)为数字1-5,此变量定义在串口初始化文件中,这里没有给出,在串口初始化完成后需要调用一次开启接收中断函数(即HAL_UART_Receive_IT();或HAL_UART_Receive_DMA();)。

    所有串口均可直接复制串口一中的代码直接使用(只需要修改数据存储部分和标志位设置或是信号量发送部分),那为什么代码完全相同还要分开实现呢,因为每个串口接入的设备不一样,通讯协议也不一定一样,这样可以分开实现,灵活性更强。

    代码实现已处理发现的所有边界条件,可直接用于项目中,未经允许,请勿转载。

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  • 串口通信协议

    2014-05-08 20:33:28
    在网络通信中,“包”(Packet)和 “帧”(Frame)的概念相同,均指通信中的一个数据块。对于具体某种通信网络,一般使用术语“帧”。一种网络的帧格式可能与另一种网络不同,通常使用术语“包”来指一般意义的帧。...
    LZ之前只用了串口做一些简单的数据 收发,话说对于串口通信协议没有好好琢磨。最近因为项目中需要用到MCU与上位机通信来进行调试,有对串口通讯做了一个更深入的研究。
    在网络通信中,“包”(Packet)和 “帧”(Frame)的概念相同,均指通信中的一个数据块。对于具体某种通信网络,一般使用术语“帧”。一种网络的帧格式可能与另一种网络不同,通常使用术语“包”来指一般意义的帧。


    帧格式:  总字节数+帧命令+帧内容+校验和
    串口通讯的一种协议:
    PC想MCU发送  命令帧;
    命令帧格式: 
    帧长度(1Byte):该帧所包含的总字节数
    帧命令(1Byte):该帧的功能
    (帧)内容:n Byte
    校验和:(帧长度、帧命令,内容所有字节的校验和)
    MCU向PC发送:   应答帧
    格式与命令帧相同。


    另外一种常用的帧格式:
    帧头+帧长+帧内容+校验和+帧尾。

    推荐串口猎人作为上位机调试工具。该调试软件功能强大,设置简单,非常易于使用。


    Tips:about parity check~如果a1 ^ a2 ^ a3 ^ ... ^ an的结果是1,则表示a1、a2、a3...an之中1的个数为奇数个,否则为偶数个。这条性质可用于奇偶校验(Parity Check),比如在串口通信过程中,每个字节的数据都计算一个校验位,数据和校验位一起发送出去,这样接收方可以根据校验位粗略地判断接收到的数据是否有误。



    注意:
    1、一定要首先确定发送的一帧数据是有效的才有意义。否则发送回来的帧本身有问题,无法将数据包做处理,也会遇到各种莫名其妙的问题。
    2、发送前一定要检查发送缓冲区是否为空,只有为空时才可能发送成功。
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    2019-03-30 10:40:00
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    千次阅读 2017-08-21 17:16:52
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    2016-02-28 12:40:12
    (1) 可以用3种数据格式... (2) 可以计算常用的校验码(异或、求和、CRC和LRC),生成PLC通信中常用的多种协议格式,适用范围广。 (3) 具有记忆功能,能保存上次退出时的工作状态(包括通信记录),便于继续调试。
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  • 单片机串口通信协议的实现

    千次阅读 2017-12-13 13:27:02
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    2014-12-05 17:21:03
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    千次阅读 2018-08-24 23:18:48
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    2014-08-21 22:02:23
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    2018-09-18 10:11:34
    帧格式设定: 帧头H字段:以16进制直接写入,软件自动计算帧头所占字节数,将存入变量H1、H2、H3……的格式。 帧长L字段:以16进制直接写入,设置帧长所占字节,然后软件自动计算帧长,并将存入变量L1、L2、L3……...
  • 控制板发送数据帧格式 帧头和帧尾:数据帧以0x9B开始,以0x9D结束。 长度:占一个字节,是 长度+命令字+数据+校验位 的字节长度,数据长度最多为64字节。(不计算帧头和帧尾) 命令字:控制板向按键板发送的控制命令...
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    2013-05-26 19:50:57
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空空如也

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串口通信中数据帧格式