YC-CAN-RTU 是一款用于 CAN-Modbus 现场总线与 RS-232 总线或 RS-485 总线之间数据转换的协议型转换器,支持标准 Modbus RTU 协议。集成 1 路RS-232 通道、1 路RS-485 通道、1 路CAN-Modbus 通道,可以方便地嵌入使用 RS-232 接口和 RS-485 接口的节点上,在不需要改变原有硬件结构的前提下使设备获得CAN-Modbus 通讯接口,实现 RS-232 或 RS-485 设备与 CAN-Modbus 网络之间的连接及数据通讯。
透明传输
串行帧到CAN 通道
设备以 PC 端软件配置好的 CAN 帧类型和 ID 作为 CAN 发送的类型和 ID, 不断转发 RS-232 接口接收到的数据。
当 232 接口收到连续 8 个字节或者不够 8 个字节但一帧结束会立即转发到
CAN 总线,即如果一帧串口数据多于 8 个字节则每次发送 8 个字节直到最后一
段不足 8 个字节,如果一帧串口数据少于 8 个字节则一次发完。
串行帧转 CAN 帧信息用户不用管,里面包含了帧信息(标准帧还是扩展帧) 以及数据字节长度;帧 ID 是由用户在软件配置的,下次配置之前永远保持不变。
CAN 通道到串行帧
当 CAN 总线收到一帧 CAN 信息(一帧 CAN 数据小于等于 8 个字节)会立即转发到 232 接口。如果使能了“CAN 帧信息发送到串行帧”则会把帧信息填充在第一个字节,如果使能了“CAN 帧 ID 发送到串行帧”则会把帧信息填充在之后的 2(标准帧)或 4(扩展帧)个字节,之后填充数据。
带标志转换
串行帧到CAN 通道
带标志转换可以通过配置软件指定 CAN 发送时的 ID 类型,在串行帧第几个字节开始(从 0 开始)、ID 长度是多少(1-4)。
232 接口收到一帧串行数据会根据上述配置取出ID 的并以此作为CAN 发送
ID 发送这一帧串行数据。
带标志转换同样是边收边转发,只要 232 接口收到这帧已经包含的完整 ID
并且数据够了 8 个字节或一帧结束就立即转发。
串行帧
帧信息 帧信息 帧信息 帧信息
数据 1 帧 ID ID ID ID
数据 2
数据域 数据 1 数据 11 。
数据 3 ID 数据 2 数据 12 。
数据 4 ID 数据 5 数据 13 。
数据 5 数据 6 数据 14 。
。 数据 7 数据 15 。
数据 n-2 数据 8 数据 16 数据 n-1
数据 n-1 数据 9 。 数据 n
数据 n 数据 10 。
如上表格:配置为带标志转换模式,以标准帧发送,ID 长度为 2,ID 从第
2 字节开始(从 0 开始计数)。只要 232 接口收到前 4 个字节就确定了 ID,收完了
前 10 个字节就开始发送了,之后每收 8 个字节就发送,直到这一帧发完。下一帧串行帧收到 4 个字节之后重新设置发送 ID。
注意事项:串行帧中 ID 长度与 CAN 发送 ID 对应关系
串行帧中 ID 长度与 CAN 发送 ID 对应关系
ID 长度 标准帧 扩展帧
1 ID 低 8 位 ID 最低 8 位(7-0)
2 ID 高 3 位,ID 低 8 位 ID 15-8 位,ID 7-0 位
3
空字节,ID 高 3 位,ID 低 8 位 ID 23-16 位,ID 15-8 位,ID
7-0 位
4
空字节,空字节,ID 高 3 位,ID 低 8 位 ID 最高五位,ID 23-16 位,
ID 15-8 位,ID 7-0 位
CAN 通道到串行帧
当CAN 收到一帧数据也会立即转发到232 接口,同时会在相应位置填充CAN 帧 ID,因为串行帧格式原因,所以务必保证软件配置的CAN 信息(CAN 类型、
ID 长度)与 CAN 网络一致。
CAN 帧
串行帧
帧信息 标准帧 0x00+数据字节长度
扩展帧 0x80+数据字节长度
数据 1
帧 ID 标准帧 11 位,扩展帧 29 位 数据 2
数据域 数据 1 ID 高 3 位
数据 2 ID 低 8 位
数据 3 数据 3
数据 4 数据 4
数据 5 数据 5
数据 6 数据 6
数据 7 数据 7
数据 8 数据 8
注意事项:CAN 发送 ID 填充到串行帧规则
CAN 发送 ID 填充到串行帧规则
串行帧 ID 长度 填充规则
标准帧 1 ID 低 8 位
2 ID 高 3 位,ID 低 8 位
3 空字节,ID 高 3 位,ID 低 8 位
4 空字节,空字节,ID 高 3 位,ID 低 8 位
扩展帧 1 ID 最低 8 位(7-0)
2 ID 15-8 位,ID 7-0 位
3 ID 23-16 位,ID 15-8 位,ID 7-0 位
4 ID 最高五位,ID 23-16 位,ID 15-8 位,ID 7-0 位
Modbus 转换
Modbus 转 CAN 模式中设备并不作为 Modbus 主站或者从站,只负责把
Modbus 帧通过 CAN 发送出去,另一个使用相同协议的设备还原 Modbus 并把应答 Modbus 帧发到 CAN 网络。
RS-485 采用标准 Modbus RTU 协议,所以用户在软件配置时务必确保设置是否符合 Modbus RTU 协议。
Modbus RTU 协议对规定,数据格式为 1 位起始位,8 位数据位,1 位停止位,偶校验(也可以奇校验或者无校验,如果无校验则把停止位设为两位),
CRC16Modbus 校验,Modbus 一帧最长为 256 字节。
设备收到完整一帧 Modbus 会进行 CRC 校验, 如果没有错误会把这条
Modbus 帧通过 CAN 发送到 CAN 网络,但不会发送最后两个字节的 CRC,因为
CAN 可靠性非常高,出错概率极低。当设备从 CAN 通道收到完整一帧 Modbus
之后会自动加上 CRC 校验然后通过 RS-485 发送出去。
RS-485 通道到CAN 通道
Modbus 转CAN 与前两种转换方式不同,只有在收到完整一帧 Modbus 之后, 设备才会把 Modbus 第一字节(地址字节)作为 CAN 发送 ID,通过如下分段方
式进行拆包然后完成 CAN 通道的转发。因为一帧 CAN 帧最多携带 8 个数据, 为了能在另一端正确地完成对一帧 Modbus 的拼接故参考 DeviceNet(一个 CAN 应用层协议)分段报文传送协议进行拆包,然后通过 CAN 通道发送,在另一端按此协议重组。
因为 Modbus 转换模式下只有在收到完整一帧 Modbus 数据才会转发,且根据 Modbus 协议,Modbus 是“问答”型协议,所以要等待另一端响应之后才能发送下一阵 Modbus 数据,或者超时无应答也可以再次发送。如果发送频率过快,
“问完没答”就发下一针可能造成数据丢失或数据错误。分段拆包格式如下:
7 6 5 4 3 2 1 0
帧信息
帧 ID1
数据 1 分段标记 分段类型 分段计数器
数据 2 数据 1
数据 3 数据 2
数据 4 数据 3
数据 5 数据 4
数据 6 数据 5
数据 7 数据 6
数据 8 数据 7
分段标记:0 单独报文,1 分段报文中的一段;
分段类型:0 第一个分段,1 中间分段,2 最后分段
分段计数器:每一段的标志,该段在整个报文中的序号 0-31
CAN 通道到RS-485 通道
设备把 CAN 通道收上来的 CAN 帧按拆包规则逆向组合,之后在最后加上两个字节 CRC 之后通过 RS-485 通道发送出去