摘 要

随着现场总线技术的发展，MODBUS和CAN协议也越来越受到欢迎，现代工业的工厂控制设备，检测仪表大部分都带有工业以太网及NODBUS，CAN等现场总线的通讯接口。在采集温度，湿度，水流量，容量，电流的数字量和模拟量时，利用通讯接口可以很轻松的获得这些数据，提高了对工业流程数据采集的可靠性和实时性。因此设计一款通用的支持多种通讯协议的接口非常重要。

本文基于STM32单片机，设计了一个支持多种协议的通讯接口。主要适用于MODBUS和CAN两种协议的通讯，以STM32F103为控制核心，用RS-485接口来实现MODBUS协议的通讯，利用MCP2551收发器实现CAN总线的收发，并且增加了存储部分，使得接口运行时能有数据的暂时存储和断点重发功能。文中说明了MODBUS与CAN通讯协议的基本资料与用途，介绍了多协议通讯接口的硬件设计和软件设计，实现了MODBUS,CAN协议的通讯，对现代工业现场有很大的作用。

关键词：多协议通讯接口，STM32，MODBUS,CAN

Abstract

With the development of fieldbus technology, MODBUS and CAN protocols are becoming more and more popular,modern industrial factory control equipment,most of the inspection instruments are equipped with industrial Ethernet and NODBUS, CAN and other field bus communication interface.In the collection of temperature, humidity, water flow, capacity, current digital and analog,The use of communication interface can be very easy to obtain these data, improve the industrial process data collection reliability and real-time.So it is important to design a common interface that supports multiple communication protocols.

Based on the STM32 microcontroller, this paper designs an interface that supports multiple communication protocols.Mainly for MODBUS and CAN two kinds of communication protocol to STM32F103 as the control core, select the appropriate communication module,With the RS-485 interface to achieve MODBUS protocol communication, and increase the storage part, so that the interface can run the data temporarily stored and breakpoint retransmission function.this paper introduces the basic data and usage of MODBUS CAN communication protocol,this paper introduces the hardware design and software design of the multi - protocol communication interface, and realizes the communication of MODBUS and CAN protocol, which has great effect on the modern industrial field.

Key words:Multi - protocol communication interface,STM32,MODBUS,CAN

目 录

第一章 绪论 1

1.1研究的背景及意义 1

1.2现场总线 1

1.2.1MODBUS通讯协议 2

1.2.2CAN总线协议 3

1.3STM32单片机 4

1.4研究现状及发展趋势 6

1.4.1研究现状 6

1.4.2发展趋势 6

1.5本文研究的主要内容 7

第二章 通讯接口的的系统结构设计 8

2.1设计的原理 8

2.2系统的结构 10

第三章 接口的硬件设计 11

3.1微处理器部分 11

3.2RS-485接口的设计 11

3.3CAN通讯协议 12

3.4存储部分 13

第四章 接口的软件设计 14

4.1初始化 14

4.2数据处理 14

4.3数据帧与接口功能 15

第五章 结论 17

参考文献 18

附录A 19

附A1 STM32最小化系统 19

附A2 RS-485接口 19

附A3 CAN收发电路 20

附录B 21

附B1 RS485收发程序 21

附B2 CAN收发程序 25

致谢 31

第一章 绪论

1.1研究的背景及意义

在工业生产过程中，自动化控制系统始终与之有着不可分割的联系。但是随着工业生产自身的不断变化，工业生产中流程的变化，对数据量精度的要求的提高，生产规模的发展壮大以及生产设备的更新与发展，工业生产对于自动控制系统有了更高的要求。因此自动化控制系统也随之不断发展，经历了从简单到复杂，从落后到先进，从非智能到智能的过程。它的发展可以分为四个阶段：

1. 模拟仪表控制系统；
2. 直接数字控制系统；
3. 离散控制系统；
4. 现场总线控制系统。

集散控制系统的应用使得在工业实践中通常使用电流信号来实现信号在传感器、执行机构、变送器之间的传递。每传送一次信号都需要一条传输通道，这样造成了信息传递使用的导线数量过多，设备的安装与维修变得复杂，成本也因此大大提高。最关键的是工作人员无法了解到各个仪表的实时情况，不能对参数进行改变，也不能对发生的故障进行正确的判断。所以工业控制网络最底层成为了系统最薄弱的一个环节。

随着工业自动化的发展，现场总线控制系统在二十世纪80年代出现了，工业自动化行业越来越普遍的使用现场总线技术。在工业生产中，许多设备都具有RS-485，RS-232接口，而MODBUS通讯协议可以通过这些接口进行通讯，而其中多数都不具备作为CAN从站进行通讯的功能。这样就存在一个问题：如何把串行通讯设备街道CAN网络,实现两者的通讯。在这个问题的基础上，本文设计了一个基于STM32的支持MODBUS等多协议的通讯接口。

1.2现场总线

现场总线^【1】是指在生产现场或者在控制设备之间进行双向串行通信的系统，也被称为数字化、开放化、多点通信的底层的一种控制网络。现场总线广泛应用在自动控制、传统制造业、楼宇、道路交通等自动化系统中。

现场总线在其产生时就受到工业自动化技术的欢迎。就是因为其对工业控制系统的分散化、智能化、网络化的适应能力超强。