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基于STM32F407的CAN通信测试仪系统

设计

2.唐山和力科技有限公司，河北唐山063000

摘要：基于STM32F407微控制器，设计了一种使用双CAN接口来对CAN通信

模块进行测试的仪器。以TJA1050T为CAN接口芯片实现数据的收发，在OLED屏

上显示测试仪的工作状态及测试频率等，通过按键可调整测试信号频率，对不同

的CAN通信模块可测试其极限数据通信特性。测试表明，该CAN通信测试仪性能

稳定、使用方便、具有良好的推广价值。

关键词：STM32F407；CAN；通信测试

0引言

CAN是ControllerAreaNetwork的缩写（以下称为CAN），是ISO国际

标准化的串行通信协议。现在CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用

于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面[1-3]。

CAN通信模块工作环境随着设备环境变化而变化，经常可能由于各种原因造

成损坏或通信不良需要进行维修。为了提高维修效率，检测维修质量，本文设计

了基于STM32F407微控制器的CAN通信测试仪。通过该测试仪，检修人员可以快

速判断CAN通信模块的好坏，维修人员准备判断CAN通信模块维修质量。

1CAN通信模块分析

1.1通信模块功能

CAN通信模块起到的作用是对信号进行隔离并放大，延长通信距离，保护核

心控制板的作用。CAN控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。总线电平

分为显性电平和隐性电平，二者必居其一。发送方通过使总线电平发生变化，将

消息发送给接收方。CAN总线是可同时连接多个单元的总线。

1.2通信模块原理分析

CAN信号隔离通讯，芯片TJA1042功能为CAN通信电平转换，芯片HCPL-

0314为光电信号隔离光耦。CAN总线上的数据位采用具有两种互补的逻辑值，

即显性和隐性。总线按照线与机制对总线上任一潜在的冲突进行仲裁，显性电平

覆盖隐性电平，即只有总线上所有单元都输出隐性电平时，总线上才为隐性电平。

2测试仪的总体设计

该文所研制的CAN通信测试仪主控单位为STM32F407微处理器，整个测试系

统的设计结构如图3所示。STM32通过CAN1发送信号，并由CAN2进行信号的接

收。除此之外，通过键盘电路可以方便设置CAN1发送信号的频率、选择发送内

容。整个系统简洁清楚，操作方便。检测系统结构框图如图1所示。

图1CAN测试仪系统结构框图

3硬件设计

3.1微处理器

微处理器是控制与数据处理的核心，CAN通信测试系统采用的是集成度高、

功耗低、成本低的ARMCortex-M4内核的STM32F407微处理器。该微处理器时钟

频率达到168MHz，其内部包含2个USB、6个USART、3个I²C、2个CAN等多个

通信接口，方便进行各种设备开发[4-5]。

3.2CAN电路

STM32F407自带两路CAN作为转换器的主控制器，简化CAN模块的硬件设计。

本文设计的测试仪使用TJA1050T芯片作为CAN的接口芯片，其数据传输速率最

高可达1Mb/s。TJA1050是微控制器协议总线和CAN网络物理总线之间的接口。

该器件为总线提供差分发射能力并为CAN控制器提供差分接收能力。STM32F407

自带两路CAN分别为PD0、PD1和PB5、PB6，分别接两个CAN芯片。

图2CAN电路

3.3液晶屏电路

液晶屏显示单元选取0.96寸OLED显示屏模块，接口为I²C接口。OLED显示

屏不同于LCD，OLED是自发光的，所以没有背光，在只加电源的情况下屏不会有

任何反应必须有程序正确操作才会有显示。

[6]

液晶显示屏内容显示分别为测试状态、测试频率、测试时长和误码率。

3.4按键电路

本测试仪设计了“启动/停止”、上、下共3个按键，实现测试的启停和测

试频率的增减功能。按键连接STM32的PE10、PE11和PE12引脚，并使用电阻上

拉。输入方式采用中断方式进行事件触发。