MCU如何扩展CAN或者CAN FD接口？

摘要：在嵌入式产品开发过程中，可能会面临CAN路数不够的问题。如何选择合适的转换模块解决这个问题呢？以下将为您讲解几款模块的选型方法。

1. 应用场景

CAN总线是优秀的现场总线之一，已由当初的汽车电子扩散到各行各业。从工业自动化到新能源，从轨道交通再到航空航天，CAN总线技术在中国不断的应用和沉淀。

图1  CAN总线数据帧结构

当应用CAN总线时，我们可能会面临以下问题：主控制器没有支持CAN控制器或者CAN路数不够。具体问题表现：早期产品通信使用的是RS485或RS232通信，现阶段需要将产品升级到能支持到CAN通信；受制于成本限制，主控MCU必须选择低端处理器，本身不带CAN控制器；开发的产品中需要的CAN路数远远大于2路，能支持两路以上CAN的MCU型号有限或成本过高。

图2  LPC系列间CAN路数对比

图3  多路CAN应用场景

当MCU内部没有支持CAN控制器或者所需的CAN路数不能满足要求时，可以选择使用其他通信接口拓展CAN接口出来。常见的转换方法有串口转CAN、以太网转CAN、WIFI转CAN以及光纤转CAN，本文主要为大家介绍串口转CAN的思路和方法。

图4  CAN转换器产品

2. 如何选型

串口扩CAN的模块大体分为两种形式，一种是单纯的协议控制器芯片实现，如MCP2515和MCP2517；另一种是通过高性能的MCU实现。相比于单纯的协议控制器芯片，MCU方案的协议转换模块拥有以下优势：配置简便，配合上位机或串口指令集，几个简单的串口数据发送即可完成配置；缓存较大，在高速或数据吞吐量大时杜绝丢帧现象发生；性能优异，将复杂的协议转换及帧缓存完全集成于用户MCU之外，可减少用户MCU负担。

ZLG立功科技·致远电子推出的串口转CAN模块主要有CANFDSM、CSM300两个系列，选型工作如何入手，我们从他们之间的区别入手。CANFDSM是最新一代的串口转CANFD模块，在能匹配当前热门的CANFD基础上，还能完全兼容传统的CAN2.0协议。因此，如果您的产品选定的是CANFD协议，则只能使用新一代的CANFDSM模块。

图5  链路层协议区别

如果产品中使用的是CAN2.0A或者CAN2.0B协议，我们继续对比选择。CANFDSM不带CAN或者CANFD收发器，用户需自行增加隔离或者不隔离的收发器模块。而CSM300内部集成有CAN隔离收发器、CAN控制器，因此可以直接连接MCU与CAN总线。

图6  CSM300与CANFDSM内部器件情况

以上讨论的情况是针对板载需求的应用，对于需要直接应用在设备中的场合又该如何选择呢？CANCOM或者CANFDCOM绝对是您的首选。CANFDCOM接口卡的1~2通道CAN FD接口均自带2500VDC电气隔离，静电等级为接触放电±8KV，浪涌±1KV，可有效避免因为不同节点地电位不同导致的回流损坏，特别适合于电动汽车与列车的测试。

图7  串口转CAN设备

3. 应用电路

以CANFDSM-100为例 ，该类模块通用应用方式如下下。协议转换模块直接与MCU通过UART的TX、RX交叉连接通信，PIN3、PIN4通过CAN隔离收发器CTM3FD连接到外部CAN总线上。需要注意的是，模块在使用前需要进行参数配置，使用PIN7使模块进入配置状态后再配合MCU的AT指令即可完整参数配置。此外，配合上位机软件亦可快速完成参数配置。

图8  应用电路

图9  CANFDSM-100管脚定义

4. 协议转换格式

串口转CAN模块提供透明转换、透明带标识、自定义协议等转换形式，感兴趣的工程师可以参考往期文章了解。