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一、功能概述

GCAN-204模塊是集成1路標準串口和1路標準CAN總線接口的工業(yè)級的Modbus RTU轉(zhuǎn)CAN模塊。GCAN-204模塊串行總線端已經(jīng)集成Modbus RTU協(xié)議，使用GCAN-204模塊，用戶可以將原本使用串行總線進行通訊的設(shè)備（Modbus RTU協(xié)議），在不需改變原有硬件結(jié)構(gòu)的前提下使設(shè)備獲得CAN總線通訊接口，從而將使用Modbus RTU協(xié)議通信的設(shè)備快速接入CAN總線，構(gòu)成CAN總線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點。

GCAN-204模塊在Modbus讀取數(shù)據(jù)時，會將CAN總線上接收到的數(shù)據(jù)實時裝入緩存，等待Modbus指令讀取。模塊收到Modbus讀取指令后，會將指定的CAN數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換發(fā)送到Modbus總線上；當模塊接收到Modbus發(fā)送數(shù)據(jù)指令時，會直接將Modbus數(shù)據(jù)處理并發(fā)到CAN總線上。GCAN-204模塊是工業(yè)總線改造，多種總線設(shè)備互連的關(guān)鍵性工具，同時該模塊具有體積小巧、即插即用等特點，也是現(xiàn)有系統(tǒng)集成的最佳選擇。GCAN-204的各種總線接口均集成隔離保護模塊，使其避免由于瞬間的過壓過流而對模塊造成損壞，使用DIN導軌的固定方式，使其更容易集成到各種控制柜中。

二、設(shè)備參數(shù)

沈陽廣成科技GCAN-204型CAN轉(zhuǎn)Modbus RTU模塊的設(shè)備參數(shù)包括：

（1）Modbus從站支持功能碼：03H、04H、06H、16H；
（2）標準串口采用2線的RS485接口；
（3）串口波特率支持范圍600bps~115200bps，可通過軟件配置；
（4）CAN-bus支持CAN2.0A和CAN2.0B幀格式，符合ISO/DIS 11898規(guī)范；
（5）CAN-bus通訊波特率在5Kbps~1Mbps之間任意可編程；
（6）CAN-bus接口采用電氣隔離，隔離模塊絕緣電壓：DC 1500V；
（7）最高轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)流量：400幀/秒（串口波特率最大測得）；
（8）使用9~24V DC供電（推薦24V 20mA）；
（9）RS485、CAN接口使用端子接線方式；
（10）使用專用的配置軟件配置工作模式及所有參數(shù)；
（11）非易失行存儲器保存配置參數(shù)，每次上電后自動調(diào)用最近一次的參數(shù)；
（12）可安裝到DIN卡軌上；
（13）工作溫度范圍：-40℃~+85℃；

三、應(yīng)用領(lǐng)域

沈陽廣成科技GCAN-204型CAN轉(zhuǎn)Modbus RTU模塊的設(shè)備參數(shù)包括：

（1）現(xiàn)有串口通信設(shè)備連接CAN總線網(wǎng)絡(luò)；
（2）PLC設(shè)備連接CAN總線網(wǎng)絡(luò)通訊；
（3）Modbus RTU網(wǎng)絡(luò)和CAN網(wǎng)絡(luò)通訊；
（4）CAN總線串行總線之間的網(wǎng)關(guān)網(wǎng)橋；
（5）工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控；
（6）CAN教學應(yīng)用遠程通訊；
（7）CAN工業(yè)自動化控制系統(tǒng)；

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四、設(shè)備安裝

GCAN-204模塊典型工作環(huán)境如圖所示。

GCAN-204模塊典型工作環(huán)境

1、設(shè)備尺寸

設(shè)備外形尺寸：(長，含接線端子)112mm*(寬)22mm*(高)100mm，其示意圖如圖所示。

GCAN-204模塊外形尺寸

2、設(shè)備固定

GCAN-204模塊安裝方法如圖所示，可使用一字螺絲刀輔助將模塊安裝到DIN導軌上。

GCAN-204模塊安裝

GCAN-204模塊地與安裝模塊的導軌相連。如果導軌固定到一個接地的金屬組件板上，那么模塊會自動接地，不需要外部接地線。如果導軌固定到一個未接地的底座上，那么必須將導軌連接到最近的接地端子上。

3、接口定義及功能

GCAN-204模塊集成1路電源接口、1路標準CAN總線接口和1路標準RS485接口。GCAN-204模塊接線端子排如圖所示。

GCAN-204模塊接線端子排

GCAN-204模塊的電源接口由1個4 Pin插拔式接線端子引出，其接口定義如表所示。

GCAN-204模塊的電源接口定義

GCAN-204模塊CAN總線接口由1個4 PIN接線端子引出，可以用于連接1個CAN-bus網(wǎng)絡(luò)或者CAN總線接口的設(shè)備，其接口定義如表所示。

GCAN-204模塊的CAN-bus信號分配

GCAN-204模塊RS485接口由1個4 PIN接線端子引出，用于連接Modbus RTU網(wǎng)絡(luò)或者Modbus RTU主站設(shè)備，其接口定義如表所示。

GCAN-204模塊的RS485接口定義

五、設(shè)備使用

GCAN-204模塊工作原理如圖所示。

GCAN-204模塊工作原理

1、串口連接

GCAN-204使用標準串口電平（RS485：-7~+12V），因此該模塊可以與帶有RS485接口的設(shè)備直接連接。

2、與CAN-bus連接

GCAN-204模塊接入CAN總線的連接方式為：將CAN_H連CAN_H，CAN_L連CAN_L即可建立通信。CAN總線絡(luò)采用直線拓撲結(jié)構(gòu)，總線最遠的2個終端需要安裝120Ω的終端電阻；如果節(jié)點數(shù)目大于2，則中間節(jié)點不需要安裝120Ω的終端電阻。對于分支連接，其長度不應(yīng)超過3米。CAN總線的連接見圖所示。

CAN總線網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)

注意：CAN總線電纜可以使用普通雙絞線、屏蔽雙絞線。理論最大通信距離主要取決于總線波特率，最大總線長度和波特率關(guān)系詳見下表。若通訊距離超過1Km，應(yīng)保證線的截面積大于Φ1.0mm2，具體規(guī)格應(yīng)根據(jù)距離而定，常規(guī)是隨距離的加長而適當加大。

波特率與最大總線長度參照表

3、CAN總線終端電阻

為了增強CAN通訊的可靠性，消除CAN總線終端信號反射干擾，CAN總線網(wǎng)絡(luò)最遠的兩個端點通常要加入終端匹配電阻，如圖所示。終端匹配電阻的值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(yīng)集成120Ω終端電阻。如果網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點使用不同的收發(fā)器，則終端電阻須另外計算。

GCAN-204與其他CAN節(jié)點設(shè)備連接

請注意：GCAN-204模塊內(nèi)部未集成120Ω終端電阻，模塊外部提供電阻接線端子。需要接入終端電阻時，將電阻兩端分別接入CAN_L、CAN_H即可。

4、系統(tǒng)狀態(tài)指示燈

GCAN-204模塊具有1個SYS指示燈，用來指示設(shè)備的運行狀態(tài)，1個DAT指示燈，用來指示數(shù)據(jù)傳輸。這2個指示燈的具體指示功能見下表，這2個指示燈處于各種狀態(tài)下時，CAN總線的狀態(tài)如表所示。

GCAN-204模塊指示燈

GCAN-204模塊上電后，系統(tǒng)初始化狀態(tài)指示燈SYS點亮，表明設(shè)備已經(jīng)供電，系統(tǒng)正在初始化；否則，表示系統(tǒng)存在電源故障或發(fā)生有嚴重的錯誤。Modbus RTU端與CAN端均連接正常后，當總線間有數(shù)據(jù)在傳輸時，數(shù)據(jù)信號指示燈DAT會閃爍。

GCAN-204模塊指示燈狀態(tài)

六、GCAN-204-Config-CH-3.12配置軟件使用

1、配置準備

斷開GCAN-204模塊的電源后用一字螺絲刀輕壓模塊綠色外殼的上下兩端，將其拆開，找到如圖4.1所示的撥碼開關(guān)，將2號開關(guān)撥到ON狀態(tài)后，模塊重新上電即可進入配置模式。

請注意：GCAN-204模塊采用RS485接口進行配置，撥碼開關(guān)旁邊的Mini USB接口為廠家預留，請不要連接。配置完成后請將2號撥碼開關(guān)撥回OFF狀態(tài)。

2、軟件連接

當GCAN-204模塊進入配置模式且通過RS485接口與PC機正常連接后，打開光盤中的“GCAN-204-Config-CH-3.12”軟件對模塊進行配置。軟件界面如圖所示。

GCAN-204-Config-CH-3.12軟件初始界面

打開軟件后，選擇連接到GCAN-204的串口號，點擊“連接Connect”即可建立連接。如用戶不知道串口號，可通過進入PC機的設(shè)備管理器中查看，配置軟件中顯示的串口號是1-7，如果超過這個顯示范圍，請客戶自行修改串口號。建立連接后點擊“讀參數(shù)Upload”可以讀出模塊當前的配置情況，如圖所示。

請注意：此時設(shè)備已與PC機建立連接，請不要重復點擊“連接Connect”。

GCAN-204-Config-CH-3.12軟件主界面

3、配置通信參數(shù)

點擊“Communication Set”，在此界面中可設(shè)置Modbus節(jié)點ID（Node ID）、串口校驗方式（Parity）、數(shù)據(jù)長度（Byte Size）和停止位數(shù)（Stop Bits）、ModbusRTU端波特率485 Baud和CAN端波特率（CAN Baudrate）。出廠默認設(shè)置Modbus RTU端波特率為57600bps，CAN總線波特率為250Kbps，“Communication Setting”基本參數(shù)如圖所示。

廣成科技GCAN-204參數(shù)設(shè)置界面

“Node ID”——設(shè)置Modbus節(jié)點ID；
“RS485 Baud——設(shè)置RS485總線通信波特率；詳細設(shè)置如表所示；

“Parity”——設(shè)置校驗方式；

“ByteSize”——設(shè)置數(shù)據(jù)長度，默認設(shè)置為0；

“StopBits”——設(shè)置停止位數(shù)，默認設(shè)置為1；
“Can Baudrate”——設(shè)置CAN端波特率；詳細設(shè)置如表所示

RS485波特率與對應(yīng)數(shù)字對照表

CAN波特率與對應(yīng)數(shù)字對照表

注意：如果想使用自定義波特率請聯(lián)系我們沈陽廣成科技有限公司

4、配置轉(zhuǎn)換關(guān)系映射表

出廠默認Receive和Transmit的映射表組數(shù)都是1。用戶可以在界面中按Add進行添加映射數(shù)據(jù)，添加組數(shù)最多為32組（部分數(shù)據(jù)不足8字節(jié)可以節(jié)省寄存器使用數(shù)量）。其中Receive CAN的Modbus地址從0x00-0x7F，Transmit CAN的Modbus地址從0x100-0x17F。此界面可以設(shè)置CAN幀ID、幀格式、幀類型，對應(yīng)Modbus的地址，CAN幀數(shù)據(jù)長度等參數(shù)信息。

（1）設(shè)置Modbus RTU對應(yīng)CAN數(shù)據(jù)接收映射表

GCAN-204模塊可將接收到的指定幀ID的CAN數(shù)據(jù)，按照設(shè)置好的對應(yīng)關(guān)系緩存在Modbus RTU的地址表中，等待Modbus指令讀取。

接收數(shù)據(jù)對應(yīng)Modbus寄存器地址從0x00到0x7F，總計127個地址，每個地址是一個整型變量。點擊界面左側(cè)欄目中的“Receive CAN”可進入CAN數(shù)據(jù)接收映射界面，如圖4.5所示。COB-ID為CAN總線的幀ID設(shè)置，F(xiàn)rame Format為幀格式（標準幀Standard/擴展幀Extended）設(shè)置，F(xiàn)rame Type為幀類型（數(shù)據(jù)幀Data/遠程幀RTR）設(shè)置，Modbus Address為Modbus端寄存器首地址設(shè)置，Length為CAN幀數(shù)據(jù)的長度，最大值為8。

Receive CAN映射設(shè)置

（2）設(shè)置發(fā)送CAN數(shù)據(jù)對應(yīng)Modbus RTU映射表

選中“Transmit CAN”可添加數(shù)據(jù)映射組，最少32組（部分數(shù)據(jù)不足8字節(jié)可以節(jié)省寄存器使用數(shù)量）。用戶可使用06及16功能碼將Modbus寄存器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到CAN總線上。

CAN發(fā)送數(shù)據(jù)中Modbus映射地址從0x100開始到0x17F，每個地址是一個整型數(shù)據(jù)（2個字節(jié)）。用戶可以設(shè)置數(shù)據(jù)觸發(fā)模式和循環(huán)發(fā)送模式（Trace/Timer）。如圖所示，COB-ID為轉(zhuǎn)發(fā)至CAN總線數(shù)據(jù)的幀ID設(shè)置，F(xiàn)rame Format為幀格式（標準幀Standard/擴展幀Extended）設(shè)置，F(xiàn)rame Type為幀類型（數(shù)據(jù)幀Data/遠程幀RTR）設(shè)置，Modbus Address為Modbus端寄存器首地址設(shè)置，Length為CAN幀數(shù)據(jù)的長度，最大值為8。

您可以設(shè)置數(shù)據(jù)觸發(fā)模式或循環(huán)發(fā)送模式（Trace/Timer）。

數(shù)據(jù)觸發(fā)模式（Trace）：當有Modbus主機用06指令寫Modbus相應(yīng)地址數(shù)據(jù)時，如果數(shù)據(jù)發(fā)生改變，那么觸發(fā)相應(yīng)的CAN幀數(shù)據(jù)發(fā)送；

循環(huán)發(fā)送模式（Timer）：設(shè)置每間隔一定時間，循環(huán)發(fā)送相應(yīng)的CAN幀數(shù)據(jù)，間隔時間在Send Timer中設(shè)置，輸入10進制數(shù)，單位是毫秒，比如輸入1000，那么就是間隔1000ms發(fā)送一次。

5、保存配置

當配置完成后，可以點擊工具欄中的“設(shè)置參數(shù)Download”將配置數(shù)據(jù)寫入到設(shè)備的FLASH中，寫入成功后會有提示，如果寫入失敗請重新寫入。

請注意：數(shù)據(jù)寫入成功后，需要將2號撥碼開關(guān)置OFF，并將設(shè)備重新上電，以啟用新的配置。

Transmit CAN映射設(shè)置

6、GCAN-204模塊參數(shù)保存

設(shè)置完成的配置參數(shù)和從設(shè)備中Upload上來的配置參數(shù)都可以保存到PC機中，點擊工具欄中的SaveAs根據(jù)提示設(shè)置保存文件名稱，就可以將配置參數(shù)保存到PC中，配置文件可再次打開使用。

七、應(yīng)用實例

用戶可通過隨機附贈的串口調(diào)試助手發(fā)送Modbus指令來進行調(diào)試。

請注意：使用串口調(diào)試助手時請使用“十六進制顯示”和“十六進制發(fā)送”。

1、讀取接收到的CAN幀

例如：配置Modbus從站地址為1，Modbus寄存器首地址為0x01（出廠預設(shè)值），功能碼為03，CAN為標準幀，幀ID為0x181，CAN幀數(shù)據(jù)為0x01，0x02，0x03，0x04，0x05，0x06，0x07，0x08。用戶Modbus主站發(fā)送請求幀：01 03 00 01 00 04 15 C9

GCAN-204的響應(yīng)幀：01 03 08 02 01 04 03 06 05 08 07 17 C1

此時，GCAN-204模塊Modbus端已收到了來自其他設(shè)備的CAN端發(fā)出的幀ID為0x181的數(shù)據(jù)幀。

2、寫入要發(fā)送的CAN幀

例如：配置Modbus從站地址為1，Modbus寄存器首地址為0x101（十進制為257，此值為出廠預設(shè)值），功能碼為16（10H），CAN為標準幀，幀ID為0x201，CAN幀數(shù)據(jù)為0x01，0x02，0x03，0x04，0x05，0x06，0x07，0x08。用戶Modbus主站發(fā)送請求幀：01 10 01 01 00 04 08 02 01 04 03 06 05 08 07 CB 2E

GCAN-204的響應(yīng)幀：01 10 01 01 00 04 91 F6

此時，其他設(shè)備的CAN端已收到了來自GCAN-204模塊的Modbus端發(fā)出的幀ID為0x201的數(shù)據(jù)幀。

八、使用注意

●  如模塊收到CAN總線上同一ID的兩條數(shù)據(jù)，則之后接收的數(shù)據(jù)會自動覆蓋掉原來存儲在Modbus地址中的數(shù)據(jù)，如CAN總線數(shù)據(jù)量較大，則Modbus主站必須加快讀取速度。

●  在“配置模式”和“正常工作”模式切換之后，必須重新上電一次，否則仍然執(zhí)行的是原來的工作模式，而不能成功的實現(xiàn)切換。

九、技術(shù)規(guī)格