现场总线适配器的设计

班级12211学号12211XXX本科毕业设计论文题目现场总线适配器的设计学院长安学院专业XXXXX学生姓名XXXXX导师姓名董波毕业设计（论文）诚信声明书本人声明：本人所提交的毕业论文《现场总线适配器的设计》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明；有关教师、同学和其他人员对本文的写作、修订提出过并为我在论文中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。本论文和资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者：XXXX（签字）时间：2016年05月04日指导教师已阅：董波（签字）时间：2016年05月04日西安电子科技大学长安学院毕业设计（论文）任务书学生姓名XXXX学号12211XXX指导教师董波职称讲师学院长安学院专业XXXXXXXXXX题目名称现场总线适配器的设计任务与要求本课题主要现场总线适配器的设计，完成RS232到RS485、RS232到CAN、RS485到CAN等之间的通信适配。要求：1、了解各种通信协议，设计现场总线适配器方案；2、根据系统方案，设计电路原理图和pcb；3、调试电路，确定电路参数；4、设计相应软件，并进行调试。开始日期2015年12月15日完成日期2016年05月08日院长（签字）2016年月日注：本任务书一式两份，一份交学院，一份学生自己保存。西安电子科技大学长安学院毕业设计（论文）工作计划学生姓名XXX学号12211XXX指导教师董波职称讲师学院长安学院专业XXXXXX题目名称现场总线适配器的设计一、毕业设计（论文）进度起止时间工作内容12.15—3.5检索、阅读相关技术资料3.5—3.18检索、阅读相关技术资料，方案研究3.18—4.1方案研究、熟悉开发系统硬件电路4.1—4.15设计电路图和PCB设计,软件设计4.15—5.8撰写论文、论文答辩二、主要参考书目（资料）1、蒋建文等，CAN总线通信协议分析和实现，计算机工程，2002年02期2、阳宪惠，现场总线技术及其应用(第2版)，清华大学出版社，2008.103、马忠梅等，单片机的C语言应用程序设计，北京航空航天大学出版社，2004年3月4、杨文龙，单片机技术及应用，电子工业出版社，2008年2月5、孙肖子，电子设计指南，高等教育出版社，2006年1月6、邬宽明，CAN总线原理和应用系统设计．北京舫空航天大学出版社，1996三、主要仪器设备及材料硬件电路实验板、集成电路、万用表、示波器、计算机四、教师的指导安排情况（场地安排、指导方式等）检索、阅读资料期间，可以在图书馆、自习教室进行；设计、实验阶段场地在实验室每周老师和每个毕业设计同学至少讨论一次五、对计划的说明注：本计划一式两份，一份交学院，一份学生自己保存（计划书双面打印）西安电子科技大学长安学院毕业设计（论文）中期检查表学院长安学院专业XXXXX学生姓名XXXX学号12211XXX班级12211导师姓名董波职称讲师单位西电题目名称现场总线适配器的设计检查内容检查结果题目是否更换及更换原因否学生出勤情况出勤正常进度评价（完成总工作量的百分比）60%质量评价、进度描述初步完成硬件及软件调试总体评价（按优、良、中、及格、不及格五挡评价）良存在的问题与建议抓紧时间完成后续问题，写好毕业论文学院审核（盖章）注：此表由指导教师填写，中期检查成绩将作为毕业设计总成绩的一部分；此表装订入毕业设计（论文）中。西安电子科技大学长安学院毕业设计（论文）成绩登记表学院长安学院专业XXXXX姓名XXX学号XXXXXX成绩题目名称现场总线适配器的设计指导教师董波职称讲师指导教师评语及对成绩的评定意见签名年月日评阅人评语及成绩评定意见签名年月日答辩小组意见签名年月日学院答辩委员会意见答辩委员会主任签名（学院盖章）年月日注：学院、专业名均写全称；成绩登记表双面打印摘要摘要现场总线技术以其开放性、互操作性、彻底分散的分布式控制等独有的技术优势和特点，在现代分布式测量和控制技术领域中应用已愈来愈广泛。但目前，在许多现场已投入使用的测量和控制系统中，各仪器设备或装置之间通讯所使用的仍然是传统的RS-232、RS-485等总线。这就需要现场总线与RS232、RS-485等总线通信协议之间的转换。本文提出了一种基于ARMCortex-M3内核的32位微处理STM32F103，实现最常用的现场总线CAN总线和RS-232、RS-485总线进行协议转换的方案。文中，首先，分析了CAN总线协议技术规范。其次，介绍了微处理器STM32F103，并深入研究了其内置的外设控制器局域网bxCAN和通用同步异步收发器USART的结构和使用。再次，设计了系统的硬件电路，并阐明了硬件电路的工作原理。最后，介绍了在RVMDK开发环境下开发系统软件的设计思路。经过最终的测试，整个系统可以很好的实现CAN总线和RS-232、RS485总线之间的协议转换。关键词：现场总线CAN微处理器ARMCortex-M3RS-232RS-485ABSTRACTAbstractWithitsuniquetechnicaladvantagesandcharacteristicslikeopenness,interoperability,completedecentralizeddistributedcontrol,theapplicationoffieldbustechnologyhasbecomemorewidelyinthefieldofdistributedmeasurementandcontroltechnology.Atpresent,however,inmanysystemswhatisusedamongvariousequipmentsordevicesinmeasurementandcontrolsceneisstillthetraditionalRS-232busorRS-485bus.ThisrequiresbuscommunicationbetweenprotocolconversionssuchasbetweenfieldbusandRS-232busorRS-485.Inthisarticle,IfirstintroducedthefieldbusCANanditstechnologystandardbasedonthemicroprocessorsSTM32F103,whichismostwidespread.Secondly,IintroducedmicroprocessorsSTM32F103,andfurtherstudiedthestructureanduseofitsperipheralcontrollerareanetworkbxCANanduniversalsynchronousandasynchronousreceivertransmitterUSART.ThenbasedonthemicroprocessorsSTM32F103,thecorrespondinghardwareconnectioncircuitofCANbusandRS-232busisdesigned.Finally,thesoftwarecodeundertheRVMDKdevelopmentenvironmentisdiscussed.Afterthefinaldebugging,thewholesystemachievesgoodconversionbetweenCANbusandRS-232bus.Keywords:thefieldbusCANbusMicroprocessorARMCortex-M3RS-232RS-485目录i目录第一章绪论.................................................................................................................11.1现场总线技术概述...............................................................................................11.2CAN现场总线.....................................................................................................11.2.1CAN总线的特点.........................................................................................11.2.2CAN总线的应用及前景.............................................................................21.3本文的主要研究成果...........................................................................................3第二章CAN总线技术规范.........................................................................................52.1简介.......................................................................................................................52.2特性及基本概念...................................................................................................52.3报文传输...............................................................................................................72.4报文滤波及报文校验.........................................................................................112.4.1报文滤波.....................................................................................................112.4.2报文校验.....................................................................................................112.5编码.....................................................................................................................112.6错误处理及错误界定.........................................................................................12第三章系统主控芯片介绍.........................................................................................133.1ARM简介.........................