基于TMS320F2812和USB100的CAN-USB總線通信系統(tǒng)設(shè)計

摘要：介紹了一種基于DSP的CAN控制器和USB芯片的USB總線和CAN總線的通信模塊的設(shè)計，提出了一種使用USB接口實現(xiàn)CAN總線網(wǎng)絡(luò)與計算機連接的方案。利用USB100芯片可在不了解任何USB協(xié)議的情況下，完成計算機RS 232串口升級為USB接口，同時CAN接口采用DSP片上CAN控制器，硬件設(shè)計極為簡單。在DSP的控制下，PC機與CAN節(jié)點可以雙向通信，通信波特率可高達(dá)1 Mb／s，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定，可靠。實驗證明，運用TMS320F2812片上eCAN模塊來構(gòu)成CAN總線通信系統(tǒng)更為簡單，實用。
關(guān)鍵詞：USB；CAN總線；eCAN；TMS320F2812

0 引言
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，全電子的計算機連鎖控制系統(tǒng)由上位機，聯(lián)鎖機和智能執(zhí)行單元三層結(jié)構(gòu)組成。本文所介紹的模塊正是在此背景下為數(shù)據(jù)通信進(jìn)行服務(wù)的。CAN總線是目前為止唯一有國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線，由于采用了許多新技術(shù)及獨特的設(shè)計，與一般的通信總線相比，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性，實時性和靈活性，其應(yīng)用范圍目前已不再局限于最初的汽車行業(yè)，而擴展到了機械工業(yè)包括數(shù)控機床，醫(yī)療器械，家用電器等領(lǐng)域。USB接口速度快、連線簡單和即插即用的特性是與上位機通訊非常好的外設(shè)接口。因此，基于USB接口實現(xiàn)CAN總線與PC機之間數(shù)據(jù)通信的研究具有一定的應(yīng)用意義。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)主要是由USB接口和CAN接口等模塊組成，其中微處理器TMS320F2812控制全局，實現(xiàn)通過USB接口將CAN總線數(shù)據(jù)傳送給PC機，以及通過USB接口將PC機數(shù)據(jù)傳送給CAN節(jié)點的雙向通信功能。傳統(tǒng)的CAN總線通信模塊一般要用到獨立的CAN控制器芯片，本系統(tǒng)微處理器F2812片上帶有eCAN模塊，設(shè)計時較為方便，下面簡要介紹eCAN模塊。
eCAN模塊是TMS320F2812 DSP片上的增強型CAN控制器，其性能較之已有的DSP內(nèi)嵌CAN控制器有較大的提高，數(shù)據(jù)傳輸更加靈活方便，數(shù)據(jù)量更大、可靠性更高、功能更加完備。eCAN模塊它完全兼容CAN2．0B協(xié)議，可以在有干擾的環(huán)境里使用上述協(xié)議與其他控制器串行通信。除具有一般DSP內(nèi)嵌CAN控制器的所有功能外，與TMS320LF240x系列DSP的CAN模塊相比，它主要具有如下的一些增強特性：增加了郵箱數(shù)量，多達(dá)32個；eCAN是一個32位的高級CAN控制器；具有時間標(biāo)識；具有超時功能。
以上這些增強特性使得TMS320F2812進(jìn)行CAN通信時，傳輸更加方便靈活、數(shù)據(jù)量更大、功能更完備。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2．1 USB模塊的硬件設(shè)計
本系統(tǒng)USB接口模塊采用USB100模塊作為主控芯片。USB100模塊是USB通用設(shè)備接口芯片，具有8位數(shù)據(jù)總線接口，內(nèi)部多達(dá)384 B的發(fā)送緩沖區(qū)和128 B的接收緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)通信速率最高可達(dá)8 Mb／s，USB100模塊讀寫數(shù)據(jù)分別由RD和WR2個引腳控制，相當(dāng)于有讀寫2個地址，因此將這兩個地址映射到F2812外設(shè)接口的區(qū)域xzcs01中，0x2000作為寫地址，0x4000作為讀地址，通過XA13，XA14，XZCS01，XWE，XRD5個管腳進(jìn)行譯碼，即可方便地控制USB模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)。選用altera公司的CPLD芯片EPM7032作為譯碼器件，可以進(jìn)行在系統(tǒng)編程操作，其中上述5個管腳作為CPLD的輸入引腳，CPLD2個輸出引腳分別接至USB100模塊的RD和WR兩個引腳。由于USB100模塊是5 V供電，F(xiàn)2812是3．3 V供電，所以8位數(shù)據(jù)總線通過電平轉(zhuǎn)換器件741vc4245相連，數(shù)據(jù)方向由F2812的XR／W控制。根據(jù)USB100模塊時序圖，當(dāng)F2812檢測到USB100模塊TXE引腳為低時，表示內(nèi)部發(fā)送緩沖區(qū)允許發(fā)送數(shù)據(jù)到USB端口，可以將數(shù)據(jù)通過八位總線發(fā)給USB100模塊；當(dāng)F2812檢測到USB100模塊RXF為低時，表示內(nèi)部發(fā)送緩沖區(qū)有來自USB端口的數(shù)據(jù)。