基于usb接口的can总线适配器设计

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1、基于USB接口的CAN总线适配器设计摘要:CAN总线技术是一种较实用的现场总线技术,但CAN总线往往不能直接与计算机进行通信。USB作为一种通用的即插即用接口,因其具有简单易用、速度快等特点而倍受青睐。本文设计了一种基于USB接口的CAN总线转接模块,阐述了系统的硬件构成、固件开发以及驱动程序的设计方法。实验测试表明:所设计的基于USB接口的CAN总线适配器性能稳定可靠,可以很好的实现CAN总线与计算机的接口通信。　　关键词:USB接口CAN总线固件开发USB驱动开发　　:TP336:A:1007-9416(2011)01-0037-02

2、　　1、引言　　CAN(Controllerarea的地址分配,以及对相关外设间接口的数字逻辑电路的集成。通过CPLD编程可以灵活地实现单片机对SRAM的访问和对两路CAN总线控制器的读写操作。　　2.3CAN总线接口的设计　　SJA1000是一个独立的CAN控制器,符合CAN2.0规范。SJA1000可应用于多种工程领域,尤其在系统优化诊断和维护方面。　　CAN通信控制电路主要包括SJA1000独立控制器、PCA82C250总线收发器和6N137高速隔离光耦等器件。PCA82C250可以提供对总线的差动发送和接收,从而提高了系统总线的节

3、点驱动能力,增大了通信距离、降低了干扰。为确保计算机的安全,在SJA1000与PCA82C250之间采用高速光耦6N137来隔离,被隔离的两个部分分别使用不同的电源和地线,以提高抗干扰性能,确保后续电路的安全。　　　　3、系统程序设计　　3.1微处理器程序设计　　系统程序的主要功能是实现CAN总线控制器与单片机的通信,以及单片机与PC机的USB通信。　　本设计采用C语言编程,利用中断驱动机制,前台主程序专注于单片机的USB接口与PC机之间的数据的处理,而后台中断程序(ISR)主要实现单片机与SJA1000控制器之间的数据通信。二者通过事件

4、标志和数据缓冲区来实现,主程序流程图如图2(a)所示。　　3.2CAN总线程序设计　　CAN总线程序部分包括:SJA1000初始化、数据发送和数据接收。SJA1000初始化程序放在主程序开始部分,而数据发送和数据接收采用中断方式,以提高程序运行效率。　　SJA1000必须在上电或硬件复位后设置CAN通信,它可能会在主控制器操作期间发送一个软件复位请求,此时SJA1000会被重新配置并再次初始化。假设上电后独立CAN控制器得到一个复位脉冲而进入复位模式,则主控制器首先通过读复位模式/请求标志来检查SJA1000是否已达到复位模式,然后再设置

5、SJA1000的寄存器的状态。若工作在PeliCAN模式,在复位模式中主控制器必须配置SJA1000控制段寄存器:模式寄存器、时钟分频寄存器、验收码寄存器和验收屏蔽寄存器、总线定时寄存器、输出控制寄存器。CAN中断程序流程图如图2(b)所示。　　3.3USB固件程序设计　　USB固件程序设计主要完成USB设备与PC间的通信,当USB设备接入主机时,要经历一个枚举过程,这是USB器件与其他器件所不同的地方。枚举过程是一个标准设备请求的过程,主机通过枚举获取USB器件的详细信息,以提示安装驱动程序,此后设备才能进入正常的数据通讯。　　USB固

6、件程序设计主要目的:当USB设备连接到主机上时,主机可以发现新设备,然后建立连接并完成数据传输任务,也就是能够让驱动程序主要的开发工具是微软提供的软件开发包(DDK,devicedriverkits),该软件包为驱动程序开发者提供了用于开发驱动程序所需的资源文件、编译连接程序、开发技术文档等,再利用第三方开发工具DriverStudio可以快速地建立USB设备驱动的框架,只要进行少量的修改即可实现程序的正常运行,此处不做详述。　　　　4、实验测试　　基于USB接口的CAN总线适配器实物图如图3所示。上位机采用LabvieHz时,USB接口

7、与PC机的通信速度超过330kByte/s,最快可达500Kbytes。适配器在CAN总线数据转换,并通过USB接口传输到上位机的传输速度大于100Kbytes/s,可以满足工程实际的应用需求。　　　　5、结语　　本文设计的基于USB接口的CAN总线适配器实现了计算机与CAN总线设备的数据通信。与PCI接口的CAN总线转接卡相比,具有价格低,使用灵活方便的优点,在实现CAN总线设备与计算机接口通信领域具有一定的实用性。