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轉串口系列有型號ZQWL-RCAN-1C311/1D311，CAN轉網絡系列有型號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。

一、硬件準備

為了測試1C311，需要以下硬件：

• 1C311一個；
• DC5V 1A電源適配器一個；
• 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（推薦型號：ZQWL-UCAN-5C121）；

1.1透傳測試

先用產品的默認參數來測試，默認參數如下：

1、RS232與CAN透傳測試

用串口線將電腦和設備的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），然后DC5V 1A電源適配器給設備供電。

打開串口調試助手，選擇所用的串口號，并將串口的參數按照圖1.2.2設置。設置好后打開串口。

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

經過以上步驟后，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接頭將電腦和設備的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），然后用DC5V 1A電源適配器給設備供電。

測試方法和RS232與CAN透傳完全一樣。

二、功能簡介

ZQWL-RCAN-1C311是一款小巧精致、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。

2.1硬件特點

2.2設備特性

·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；浪涌防護；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、透明帶標識轉換、格式轉換和Modbus RTU協議轉換；

·具有離線檢測和自動恢復功能；

·符合CAN 2.0B規范，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，保證數據不丟失；

·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；

三、模塊硬件接口

3.1模塊接口及尺寸

圖2尺寸

3.2模塊指示燈含義

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

3.1RS232/485接口

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），信號定義如下：

可以與標準公頭串口線對接。

3.4電源接口

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適配器插座，兩種接口任選其一，如下圖：

3.5CAN接口

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，如果用導線將“RS”和“CAN_L”連接起來，則模塊內部的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規范，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。）

四、模塊參數配置

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致無法連接設備，可以通過“CFG”按鈕來恢復出廠參數（按住CFG，保持5秒，3個綠色指示燈同步閃爍后，再松開）。

4.1智嵌串口服務器配置軟件

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，可以通過對模塊恢復出廠，出廠參數為115200,8，N，1：

第一步選擇合適的“串口號”；

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”；

五、轉換參數設置

該部分規定了設備的轉換模式、轉換方向、CAN標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。

5.1轉換模式

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

• 透明轉換

是將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內容，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，而能夠實時的將數據原樣轉換，能承擔較大流量的數據的傳輸。

• 透明帶標識轉換

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。該方式能將串行幀中的“地址”轉換到CAN報文的標識域中，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適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

是將標準的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。

5.2轉換方向

有3種可以選：雙向、僅串口轉CAN和僅CAN轉串口。

雙向：轉換器將串行總線的數據轉換到CAN總線，也將CAN總線的數據轉換到串行

總線。

僅串口轉CAN：只將串行總線的數據轉換到CAN總線，而不將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總線上的干擾。

僅CAN轉串口：只將CAN總線的數據轉換到串行總線，而不將串行總線的數據轉換

到CAN總線。

5.3CAN標識符在串行中的位置

該參數只有在“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長度在標準幀的時候可填充1到2個字節，分別對應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。標準幀時ID為11位，擴展幀時ID為29位。

獲取參數成功后，就可以修改參數了，修改完成，點擊“保存設備參數”，然后重啟設備。下面對配置軟件里的各項參數進行說明。

5.4CAN信息是否轉串行中

該參數僅在“透明轉換”模式下使用，當選中該項后，轉換器工作時會將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 。

5.5CAN幀ID是否轉串行中

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

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

CAN的幀ID。

六、CAN參數設置

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標準幀。CAN的幀ID為十六進制格式，在“透明轉換”模式和“透明帶標識轉換”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。

6.1CAN波特率設置

波特率列表里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”，然后再點“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，只需要在“期望波特率”里填寫所需的波特率，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”：

6.2CAN濾波器設置

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

濾波類型：可選“標準幀”和“擴展幀”；

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

過濾屏蔽碼：用于屏蔽驗收碼里的某些位，以確定驗收碼某些位（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“標準幀”；“過濾驗收碼”填00 00 00 01，“過濾屏蔽碼”填00 00 0F FF；

釋義：由于標準幀ID只有11位，驗收碼和屏蔽碼最后11位有意義， 屏蔽碼最后11位全是1，所以驗收碼的后11位全部參與比對，因此上述設置可以讓幀ID為0001的標準幀通過。

舉例2：濾波器類型選擇“標準幀”；“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，標準幀只有11位有效，屏蔽碼的最后4位是0，表示驗收碼的最后4位不參與對比，因此上述設置可以讓幀ID從00 00到000F的一組標準幀通過。

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，屏蔽碼的后29位全為1，表示驗收碼的后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。

七、轉換示例

7.1透明轉換

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報文幀的數據域里。轉換器接收到串行總線上的一幀數據后立即轉到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，依序將字符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，那么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。將數據發至CAN總線后，再轉換余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“標準幀”，CAN ID 填00000060，注意標準幀只有后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。

轉換時將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”，那么轉換器會將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”，那么也將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：

7.2透明帶ID轉換

透明帶標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。只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域里，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，因為此時發送的標識符（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后，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

的范圍是0～7，長度范圍分別是1～2（標準幀）或1～4（擴展幀）。

轉換時根據事先的配置將串行幀中的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，那么在CAN報文的填充順序是幀ID1～

ID4，并將余下的ID填為0），其它的數據依序轉換，如下圖所示。

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

例如，CANID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CANID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：

八、格式轉換

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

九、Modbus協議轉換

將標準的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標準的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，用戶只需按照標準的Modbus RTU協議通訊即可。

CAN側不需要加CRC校驗，轉換器收到最后一個CAN幀后，會自動加上CRC，組成一幀標準的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，因為此時發送的標識符（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。數據協議需符合標準的Modbus RTU協議。

⑵CAN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，分段標志位為0x00。

CAN幀信息（遠程幀或數據幀；標準幀或擴展幀）通過配置軟件設置。

傳輸的 Modbus協議內容即可從“數據2”字節開始，如果協議內容大于7個字節，那么將剩下的協議內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：

●分段標記

占1個Bit位(Bit7)， 標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報文中分段的序號，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）：

0103 14 00 0A 00 00 00 00 00 14 00 00 00 00 00 17 00 2C 00 37 00 C84E 35

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

最后2個字節（4E 35）為Modbus RTU的CRC校驗，丟掉不轉換。

最終轉成CAN數據報文如下：

第1幀CAN報文：8103 14 00 0A 00 00 00

第2幀CAN報文：a200 00 14 00 00 00 00

第3幀CAN報文：a300 17 00 2C 00 37 00

第4幀CAN報文：c4c8

CAN報文的幀類型（標準幀或擴展幀）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，僅做為報文的確認控制信息。

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條報文后，轉換器會將收到的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，僅做為報文的確認控制信息。