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《usb-can通信轉(zhuǎn)換器設(shè)計方案》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、USB/CAN通信轉(zhuǎn)換器設(shè)計方案ShawnLing 檢測技術(shù)與自動化裝置 本文闡述了一種USB－CAN總線轉(zhuǎn)換裝置，方便CAN總線與計算機進行鏈接。本設(shè)計方案主要包括：任務(wù)說明、總線簡介、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、總結(jié)等５部分。一、任務(wù)說明設(shè)計一種USB-CAN總線轉(zhuǎn)換器。完成從一臺計算機的USB把1個數(shù)據(jù)幀（自己定義）通過USB/CAN轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)發(fā)到CAN總線上；另一臺計算機CAN/USB轉(zhuǎn)換接受數(shù)據(jù)。二、總線介紹CAN總線是一種流行的現(xiàn)場總線，其協(xié)議分為物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。物理層定義信號如何發(fā)送，涉及位編碼，位定時和同步，
2、沒有定義驅(qū)動器和接收器的特性，以便根據(jù)具體情況靈活應(yīng)用。數(shù)據(jù)鏈路層又包括媒體訪問子層MAC層和邏輯鏈路子層LLC層。MAC子層是CAN協(xié)議的核心，它可響應(yīng)報文幀，仲裁，應(yīng)答，錯誤檢測和標定。LLC子層主要功能是報文濾波，超載通知和恢復(fù)管理。CAN總線主要有以下特點：1.以多主方式工作，沒有主節(jié)點和從節(jié)點之分；2.節(jié)點信息分為不同優(yōu)先級，可滿足不同實時要求；3.采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，不同于以太網(wǎng)的碰撞檢測技術(shù)，而是按位對標識符進行仲裁，優(yōu)先級最高的節(jié)點獲得總線的使用權(quán)；4.采用報文濾波實現(xiàn)多種通信方式，無需專門調(diào)度。在驗
3、收濾波器的幫助下，CAN節(jié)點只接收識別碼與驗收濾波器中預(yù)設(shè)值一致的信息；5.直接通信距離最遠達到10km（5kbps以下），通信速率最高可達1Mbps（通信距離最長為40m）；6.CAN報文數(shù)據(jù)幀由7個不同的位場組成，即幀起始，仲裁場，控制場，數(shù)據(jù)場，CRC校驗場，ACK應(yīng)答場和幀結(jié)束。仲裁場包括標識符（11位或29位），控制場包括數(shù)據(jù)場的字節(jié)數(shù)目，數(shù)據(jù)場可包括0~8個字節(jié)；7.CAN總線協(xié)議固化在相關(guān)芯片中，主要有總線控制器和總線收發(fā)器。前者完成CAN總線協(xié)議中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層中所有功能，后者提供總線驅(qū)動能力。USB即
4、"通用串行總線"是一種應(yīng)用在PC中的表型總線，由Intel、Microsoft、NEC等公司共同提出，他是一種新型的外接串聯(lián)口，提出該規(guī)格的廠商希望用USB取代現(xiàn)有的外接設(shè)備接口，它還具備連接單一化、軟件自動偵測以及熱插拔（即插即用）的功能，USB具有以下特點：1）數(shù)據(jù)傳輸速率高。USB高速：480Mb/s；USB全速：12Mb/s；USB低速：1.5Mb/s。2）數(shù)據(jù)傳輸可靠。USB事務(wù)處理包括錯誤檢測機制，可以確保數(shù)據(jù)無錯誤發(fā)送，在發(fā)生錯誤時，事務(wù)處理可以重新進行。3）同時掛接多個USB設(shè)備，每個USB總線支持127個
5、設(shè)備的連接。4）USB接口能為設(shè)備供電。當外界電源要求電壓為5V且電流小于500mA時，可以直接從USB總線獲取電源，這樣，USB設(shè)備無需專用電源線，從而降低了設(shè)備成本。5）支持熱拔。USB實現(xiàn)了真正的"即插即用"功能，設(shè)備連接后由USB自檢測，并且由軟件自動配置，完成后立刻就能使用，不需要用戶進行干涉。三、系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要包括主控制芯片，USB通信部分以及CAN通信部分?？傮w結(jié)構(gòu)如下圖所示：主控制芯片選用Atmel公司的AT89C52。USB通信采用USB控制器PDIUSBD12及USB接口。CAN通信采
6、用CAN總線控制器SJA1000和CAN總線收發(fā)器82C250，在SJA1000和CAN總線收發(fā)器82C250之間使用了2個高速光電隔離器件6N137實現(xiàn)了總線與控制器的隔離，以避免干擾提高工作可靠性。（1）USB總線接口的設(shè)計在微控制器和USB接口的選擇上有2種方式，一種是采用具備USB通信功能的微處理器。隨著USB應(yīng)用的日益廣泛，Intel，Cypress，Cypress，Philips等芯片廠商都推出了具備USB通信接口的微處理器。其中有8x930A，8x931A，EZ＿USB等。由于這些單片機具有USB接口，這些芯
7、片與過去的開發(fā)系統(tǒng)是不兼容的，需要購買新的開發(fā)系統(tǒng)，投資較高。另一種是采用普通微處理器加上專用的USB通信芯片。現(xiàn)在的專用芯片中較流行的有NationalSemiconductor公司的USBN9602，ScanLogic公司的SL11，Philips的PDIUSBD12等。其中PDIUSBD12是一款性價比很高的USB接口器件，他通過并行接口與微處理器進行通信，這種接口方式使得設(shè)計者可以選擇自己熟悉的控制器進行開發(fā)，簡化了開發(fā)難度，加快了系統(tǒng)的設(shè)計。所以本系統(tǒng)采用PDIUSBD12與Atmel的AT89C52連接的方式進
8、行開發(fā)。原理圖如圖1所示。圖1：USB總線接口設(shè)計（2）CAN總線接口的設(shè)計這部分由微處理器、CAN控制器和CAN收發(fā)器組成，微處理器負責(zé)將數(shù)據(jù)發(fā)送給CAN控制器，并經(jīng)由CAN控制器、光耦以及CAN收發(fā)器將數(shù)據(jù)發(fā)往CAN總線，原理圖如圖2所示。CAN總線控制器采用Philips公司的SJA1000，并輔
