CAN通訊以其高穩定性，被廣泛應用在工業通訊、工業物聯網以及工業控制領域。傳統的設備大都是串口通訊如RS485/RS232，這類設備如果要接入CAN網絡，一般需要CAN轉換器。針對這種應用，智嵌物聯ZQWL研發出了高穩定高效率的CAN轉串口/CAN轉網絡系列設備，如CAN轉串口系列有型号ZQWL-RCAN-1C311/1D311，CAN轉網絡系列有型号ZQWL-CANET-1C111/1C112等。

本文以ZQWL-RCAN-1C311為例介紹CAN與串口設備的轉換使用說明。

為了測試1C311，需要以下硬件：

• 1C311一個；
• DC5V 1A電源适配器一個；
• 串口線一個（如果不測RS232功能，可以不用）；
• 串口（或USB）轉RS485接頭一個（如果不測RS485功能，可以不用）；
• USB轉CAN設備一個（推薦型号：ZQWL-UCAN-5C121）；

先用産品的默認參數來測試，默認參數如下：

1、RS232與CAN透傳測試

用串口線将電腦和設備的RS232口（DB9）連接，連接好usb轉CAN調試器（第一次使用需要安裝軟件和驅動，詳細使用方法請咨詢相關廠家），然後DC5V 1A電源适配器給設備供電。

打開串口調試助手，選擇所用的串口号，并将串口的參數按照圖1.2.2設置。設置好後打開串口。

打開usb轉can調試軟件，設置好波特率為250kbps：

圖 1.2.2 RS232與CAN數據透傳

經過以上步驟後，CAN與RS232就可以互相發數據了。

2、RS485與CAN透傳測試

用串口（或USB）轉RS485接頭将電腦和設備的RS485口（綠色插頭，A接A，B接B）連接，連接好usb轉CAN調試器（第一次使用需要安裝軟件和驅動，詳細使用方法請咨詢相關廠家），然後用DC5V 1A電源适配器給設備供電。

測試方法和RS232與CAN透傳完全一樣。

ZQWL-RCAN-1C311是一款小巧精緻、高性能、高穩定性的串口轉CAN模塊。它具有1路RS232接口、1路RS485接口和1路CAN接口。串口的波特率支持1200~460800bps；CAN的波特率支持10kbps~1000kbps。可以通過RS232/485 實現對設備的固件升級，使用非常方便。

用戶利用它可以輕松完成串口設備與CAN設備的互聯。

·實現CAN與RS232/485 的雙向數據通訊；

·支持Modbus RTU協議轉換；

·可以通過RS232/485 實現對設備的固件升級，方便定制固件；

·接口靜電防護；浪湧防護；具有優良的EMC性能；

·14組可設置的濾波器；

· 4種工作模式：透明轉換、透明帶标識轉換、格式轉換和Modbus RTU協議轉換；

·具有離線檢測和自動恢複功能；

· 符合CAN 2.0B規範，兼容CAN 2.0A；符合ISO 11898-1/2/3。

· 波特率支持10kbps~1000kbps。

·CAN緩沖器達1000幀，保證數據不丢失；

· 高速轉換，串口在115200波特率，CAN在250kbps下，CAN發送速度可達1270擴展幀/秒（接近理論最大值1309）；串口在460800波特率，CAN在1000kbps下，CAN發送速度可達5000擴展幀/秒以上；

圖2 尺寸

本模塊共有4個LED指示燈：PWR、RUN、COM和CAN。其基本含義如表1：

表1 指示燈基本含義

本模塊共有1路RS232/485接口（5.00mm綠色端子引出），其中RS232采用DB9母頭（孔型），信号定義如下：

可以與标準公頭串口線對接。

本模塊采用DC5~36V寬壓供電，模塊功率小于0.2W。

供電接口采用兩種：5.08mm間距工業級接線端子和黑色電源适配器插座，兩種接口任選其一，如下圖：

CAN接口采用5.00mm綠色端子方式引出，接口具有120歐姆終端電阻選擇功能。

其中“RS”為終端電阻選擇，如果用導線将“RS”和“CAN_L”連接起來，則模塊内部的120歐電阻并入到CAN總線中；否則，120歐電阻未接入總線。

（按照ISO 11898規範，為了增強CAN-bus 通訊的可靠性，CAN-bus 總線網絡的兩個端點

通常要加入終端匹配電阻（120Ω），如下圖所示。終端匹配電阻的大小由傳輸電纜的特性阻抗所決定，例如，雙絞線的特性阻抗為120Ω，則總線上的兩個端點也應集成120Ω終端電

阻。）

本模塊可以用“智嵌物聯CAN轉串口配置軟件”通過RS232或RS485接口來實現對模塊的參數配置。如果不慎配置錯誤而導緻無法連接設備，可以通過“CFG”按鈕來恢複出廠參數（按住CFG，保持5秒，3個綠色指示燈同步閃爍後，再松開）。

配置前必須要知道模塊上次配置成功的RS232/485波特率，如果忘記，可以通過對模塊恢複出廠，出廠參數為115200,8，N，1：

第一步選擇合适的“串口号”；

第二步選擇上次模塊的波特率等參數；

第三步“打開串口”；

第四步“獲取設備參數”；

該部分規定了設備的轉換模式、轉換方向、CAN标識符在串行中的位置、CAN信息是否轉串行中以及CAN幀ID是否轉串行中等。

轉換模式有4種可以選擇：透明轉換、透明帶标識轉換，格式轉換和Modbus協議轉換。

• 透明轉換

是将一種格式的總線數據原樣轉換成另一種總線的數據格式，而不附加數據和對數據做修改。這樣既實現了數據格式的交換又沒有改變數據内容，對于兩端的總線來說轉換器如同透明的一樣。這種方式下不會增加用戶通訊負擔，而能夠實時的将數據原樣轉換，能承擔較大流量的數據的傳輸。

• 透明帶标識轉換

是透明轉換的一種特殊的用法，也不附加協議。這種轉換方式是根

據通常的串行幀和CAN 報文的共有特性，使這兩種不同的總線類型也能輕松的組建同一個

通信網絡。該方式能将串行幀中的“地址”轉換到CAN 報文的标識域中，其中串行幀“地址”在串行幀中的起始位置和長度均可配置，所以在這種方式下，轉換器能最大限度地适應用戶的自定義協議。

• 格式轉換

是一種最簡單的使用模式，數據格式約定為13 字節，包含了CAN 幀的所以信息。

• Modbus協議轉換

是将标準的Modbus RTU串行數據協議轉換成特定的CAN數據格式，此種轉換一般要求CAN總線設備報文可編輯。

有3種可以選：雙向、僅串口轉CAN和僅CAN 轉串口。

雙向：轉換器将串行總線的數據轉換到CAN 總線，也将CAN 總線的數據轉換到串行

總線。

僅串口轉CAN：隻将串行總線的數據轉換到CAN 總線，而不将CAN 總線的數據轉換

到串行總線。這種方式可以最大限度的過濾掉CAN總線上的幹擾。

僅CAN 轉串口：隻将CAN 總線的數據轉換到串行總線，而不将串行總線的數據轉換

到CAN 總線。

該參數隻有在“透明帶ID轉換”模式下有效：

在串口數據轉換成CAN 報文時，CAN 報文的幀ID 的起始字節在串行幀中的偏移地址和幀ID 的長度。

幀ID 長度在标準幀的時候可填充1 到2 個字節，分别對應CAN 報文的ID1，ID2，在擴展幀的時候可以填充1～4 個字節ID1，ID2，ID3 和ID4。标準幀時ID 為11 位，擴展幀時ID 為29 位。

獲取參數成功後，就可以修改參數了，修改完成，點擊“保存設備參數”，然後重啟設備。下面對配置軟件裡的各項參數進行說明。

該參數僅在“透明轉換”模式下使用，當選中該項後，轉換器工作時會将CAN 報文的

幀信息添加在串行幀的第一個字節。未選中時不轉換CAN 的幀信息 。

該參數僅在“透明轉換”模式下使用，當選中該項後，轉換器工作時會将CAN 報文的

幀ID 添加在串行幀的幀數據之前，幀信息之後（如果允許幀信息轉換）。未選中時不轉換

CAN 的幀ID。

該部分可以設置轉換器的CAN的波特率、CAN發送ID、幀類型以及CAN的濾波器。

CAN波特率支持10kbps~1000kbps，也支持用戶自己定義。幀類型支持擴展幀和标準幀。CAN的幀ID為十六進制格式，在“透明轉換”模式和“透明帶标識轉換”模式時有效，向CAN總線以此ID發送數據；在“格式轉換”模式下該參數無效。

CAN接收濾波器共有14組，每組都有“濾波類型”、“過濾驗收碼”和“過濾屏蔽碼”組成。下面詳細介紹如何使用。

波特率列表裡已經預定了大部分常用波特率：

如果需要其他波特率，可以選擇“自定義”，然後再點“自定義波特率”來設置期望波特率：

波特率計算公式為：36000000/(同步段 相位緩沖段1 相位緩沖段2)/預分頻；

例如250K的波特率：36000000/(1 15 2)/8 = 250000 = 250K。

一般情況下，隻需要在“期望波特率”裡填寫所需的波特率，軟件就會自動計算出相應的參數（比如：預分頻），這時會得到一個“實際波特率”，如果兩者的值不同，可以打開“高級選項”：

CAN的14組接收濾波器在出廠時都處于禁止狀态，即不對CAN總線數據做過濾。當用戶需要使用濾波器時，隻需要在配置軟件裡添加即可，一共可以添加14組：

濾波類型：可選“标準幀”和“擴展幀”；

過濾驗收碼：用于比對CAN接收到的幀ID，以确定該幀是否被接收，十六進制格式。

過濾屏蔽碼：用于屏蔽驗收碼裡的某些位，以确定驗收碼某些位（bit）是否參與比對（對應位為0不參與比對，為1參與比對），十六進制格式。

舉例1：濾波器類型選擇“标準幀”；“過濾驗收碼”填00 00 00 01，“過濾屏蔽碼”填00 00 0F FF；

釋義：由于标準幀ID隻有11位，驗收碼和屏蔽碼最後11位有意義， 屏蔽碼最後11位全是1，所以驗收碼的後11位全部參與比對，因此上述設置可以讓幀ID為0001的标準幀通過。

舉例2：濾波器類型選擇“标準幀”；“過濾驗收碼”填00 00 00 01，“過濾屏蔽碼”填00 00 0F F0；

釋義：同例1，标準幀隻有11位有效，屏蔽碼的最後4位是0，表示驗收碼的最後4位不參與對比，因此上述設置可以讓幀ID從00 00到000F的一組标準幀通過。

舉例3：濾波器類型選擇“擴展幀”；“過濾驗收碼”填00 03 04 01，“過濾屏蔽碼”填1F FF FF FF；

釋義：擴展幀有29位，屏蔽碼的後29位全為1，表示驗收碼的後29位全部參與比對，因此上述設置可以讓幀ID為00 03 04 01的擴展幀通過。

舉例4：濾波器類型選擇“擴展幀”；“過濾驗收碼”填00 03 04 01，“過濾屏蔽碼”填1F FC FF FF；

釋義：根據上述設置可以讓幀ID從00 00 04 01到00 0F 04 01的一組擴展幀通過。

透明轉換方式下，轉換器接收到一側總線的數據就立即轉換發送至另一總線側。

1. 串行幀轉CAN

串行幀的全部數據依序填充到CAN 報文幀的數據域裡。轉換器接收到串行總線上的一幀數據後立即轉到CAN總線上。轉換成的CAN 報文幀信息（幀類型部分）和幀ID 來自用戶事先的配置，并且在轉換過程中幀類型和幀ID 一直保持不變。

數據轉換對應格式如下圖所示：

如果收到串的行幀長度小于等于8字節，依序将字符1到n（n為串行幀長度）填充到CAN報文的數據域的1到n個字節位置（如下圖中n為7）。

如果串行幀的字節數大于8，那麼處理器從串行幀首個字符開始，第一次取8個字符依

次填充到CAN報文的數據域。将數據發至CAN總線後，再轉換餘下的串行幀數據填充到CAN報文的數據域，直到其數據被轉換完。

例如，CAN參數設置中選擇了“标準幀”，CAN ID 填00000060，注意标準幀隻有後11位有效。

轉成CAN的數據如下：

CAN幀轉串口

對于CAN總線的報文也是收到一幀就立即轉發一幀。數據格式對應如下圖所示。

轉換時将CAN報文數據域中的數據依序全部轉換到串行幀中。

如果在配置的時候，開啟了“CAN信息是否轉串行中”，那麼轉換器會将CAN報文的“幀信息”字節直接填充至串行幀。

如果開啟了“CAN幀ID是否轉串行中”，那麼也将CAN報文的“幀ID”字節全部填充至串行幀。

例如，開啟了“CAN信息是否轉串行中”，不開啟“CAN幀ID是否轉串行中”，CAN幀轉到串行如下圖：

透明帶标識轉換是透明轉換的特殊用法，有利于用戶通過轉換器更方便的組建自己的網

絡，使用自定的應用協議。

該方式把串行幀中的地址信息自動轉換成CAN總線的幀ID。隻要在配置中告訴轉換器

該地址在串行幀的起始位置和長度，轉換器在轉換時提取出這個幀ID 填充在CAN 報文的

幀ID域裡，作為該串行幀的轉發時的CAN報文的ID。在CAN報文轉換成串行幀的時候也把CAN報文的ID轉換在串行幀的相應位置。注意在該轉換模式下，配置軟件的“CAN參數設置”項的“CAN ID”無效，因為此時發送的标識符（幀ID）由上述的串行幀中的數據填充。的。

串行幀轉CAN

轉換器接收完一幀串行數據後，立即轉發到CAN總線上。

串行幀中所帶有的CAN的ID在串行幀中的起始地址和長度可由配置設定。起始地址

的範圍是0～7，長度範圍分别是1～2（标準幀）或1～4（擴展幀）。

轉換時根據事先的配置将串行幀中的CAN幀ID對應全部轉換到CAN報文的幀ID域中（如果所帶幀ID個數少于CAN報文的幀ID個數，那麼在CAN報文的填充順序是幀ID1～

ID4，并将餘下的ID填為0），其它的數據依序轉換，如下圖所示。

如果一幀CAN報文未将串行幀數據轉換完，則仍然用相同的ID作為CAN報文的幀ID繼續轉換直到将串行幀轉換完成。

例如，CAN ID在串行幀中的起始地址是0，長度是3（擴展幀情況下），串行幀和轉

換成CAN報文結果如下圖所示。其中，兩幀CAN 報文用相同的ID 進行轉換。

CAN幀轉串行

假定配置的CAN ID在串行幀中的起始地址是0，長度是3（擴展幀情況下），CAN報文和轉換成串行幀的結果如下圖：

數據轉換格式，如下圖所示每一個CAN幀包含13個字節，13個字節内容包括CAN信息 ID 數據。

将标準的Modbus RTU串行數據協議轉換成特定的CAN數據格式，此種轉換一般要求CAN總線設備報文可編輯。

串口側數據必須符合标準的Modbus RTU協議，否則不能轉換，注意，CRC校驗不轉換到CAN側。

CAN側制定了一個簡單高效的分段通訊格式來實現 Modbus RTU的通訊,不區分主機和從機，用戶隻需按照标準的Modbus RTU協議通訊即可。

CAN側不需要加CRC校驗，轉換器收到最後一個CAN幀後，會自動加上CRC，組成一幀标準的Modbus RTU數據包，發到串口上。

該模式下，配置軟件的【CAN參數設置】的【CAN ID】無效，因為此時發送的标識符（幀ID）由Modbus RTU串行幀中的地址域（節點ID）填充。

⑴ 串行幀格式（Modbus RTU）

串行參數：波特率、數據位、停止位和校驗位都可通過配置軟件設置。數據協議需符合标準的Modbus RTU協議。

⑵ CAN幀格式

CAN側設計了一套分段協議格式，其定義了一個長度大于 8 字節的信息進行分段以及重組的方法，如下所示。注意，當ＣＡＮ幀為單幀時，分段标志位為0x00。

CAN幀信息（遠程幀或數據幀；标準幀或擴展幀）通過配置軟件設置。

傳輸的 Modbus協議内容即可從“數據 2”字節開始，如果協議内容大于 7 個字節，那麼将剩下的協議内容照這種分段格式繼續轉換，直到轉換完成。

數據1是分段控制信息（占1個字節，8Bit），其含義如下：

●分段标記

占1個Bit位(Bit7)， 标志該報文是否是分段報文。該位為 0 表示單獨報文，為 1 表示屬于被分段報文中的一幀。

●分段類型

占2個Bit位（Bit6，Bit5），用于表示該報文在分段報文中的類型：

●分段計數器

占5個Bit位（Bit4-Bit0），用于區分同一幀Modbus報文中分段的序号，夠驗證是同一幀的分段是否完整。

⑶ 轉換示例

串口側Modbus RTU數據（十六進制）：

01 03 14 00 0A 00 00 00 00 00 14 00 00 00 00 00 17 00 2C 00 37 00 C8 4E 35

第一個字節01是Modbus RTU的地址碼，轉換成CAN的ID.7-ID.0；

最後2個字節（4E 35）為Modbus RTU的CRC校驗，丢掉不轉換。

最終轉成CAN數據報文如下：

第1幀CAN報文：81 03 14 00 0A 00 00 00

第2幀CAN報文：a2 00 00 14 00 00 00 00

第3幀CAN報文：a3 00 17 00 2C 00 37 00

第4幀CAN報文：c4 c8

CAN報文的幀類型（标準幀或擴展幀）通過配置軟件設置；

每個CAN報文的第一個數據都有分段信息來填充（81、a2、a3和c4），該信息不轉換到Modbus RTU幀中，僅做為報文的确認控制信息。

CAN側的數據到ModBus RTU的轉換原理和上面相同，CAN側收到上述4條報文後，轉換器會将收到的CAN報文按照上述的CAN分段機制組合成一幀RTU數據，并在結尾加上CRC校驗：

每個 CAN 報文的第一個數據都有分段信息來填充（81、a2、a3 和 c4），該信息不轉換

到 Modbus RTU 幀中，僅做為報文的确認控制信息。

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