CAN總線與USB的轉(zhuǎn)接技術(shù)

USB(Universal Serial Bus)是一種通用串行總線。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，人們對(duì)串行總線提出了更高的要求。因此，開(kāi)發(fā)一種兼容低速和高速的技術(shù)，從而為廣大用戶提供一種可共享、可擴(kuò)充、使用方便的串行總線已成為眾多廠商的共同目標(biāo)。
　　USB總線就是一種新型、快速、雙向、同步傳輸、并可以熱插拔的數(shù)據(jù)傳輸總線，它滿足了人們對(duì)總線易用性、擴(kuò)展能力強(qiáng)和低成本的要求，因此，USB在PC外設(shè)領(lǐng)域的傳輸速率從1.5Mbps的低速和12 Mbps的全速提高到如今的480 Mbps的高速數(shù)據(jù)傳輸。目前，USB總線已經(jīng)逐漸成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的外設(shè)總線連接規(guī)范。

　　與此同時(shí)CAN(Controller Area Network)總線技術(shù)也日趨成熟，其傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速率高，抗干擾能力強(qiáng)，易于組網(wǎng)，而且節(jié)約成本，已被公認(rèn)為是最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，并在國(guó)內(nèi)外控制領(lǐng)域獲得了普遍重視。目前，德國(guó)現(xiàn)代汽車公司和歐洲其他幾個(gè)主要汽車公司的車內(nèi)控制系統(tǒng)全部采用CAN總線，國(guó)內(nèi)的很多工業(yè)控制系統(tǒng)，(如車載控制系統(tǒng)、醫(yī)療控制系統(tǒng)和很多智能小區(qū)中的智能控制系統(tǒng))都采用了CAN總線技術(shù)。隨著更加完善的CAN2.0B協(xié)議的提出，國(guó)外已有專家提出預(yù)言，CAN總線的應(yīng)用壽命至少還有二十年。

　　雖然上述兩種總線的特點(diǎn)都比較突出，但二者在控制領(lǐng)域的應(yīng)用仍有其自身局限性。USB的傳輸距離通常不超過(guò)幾十米，經(jīng)常達(dá)不到工業(yè)應(yīng)用的要求；而CAN適配器與主機(jī)在傳統(tǒng)接口上的連接十分繁瑣和復(fù)雜，不利于CAN的應(yīng)用擴(kuò)展。所以，本設(shè)計(jì)考慮將傳輸距離較遠(yuǎn)的CAN總線技術(shù)與即插即用的USB接口技術(shù)相結(jié)合，即利用USB接口方便的實(shí)現(xiàn)CAN總線和主機(jī)的連接，從而有力的擴(kuò)展了CAN總線的監(jiān)控和管理功能，擴(kuò)大CAN總線的應(yīng)用范圍。

　　1 接口模塊的總體設(shè)計(jì)

　　本文所介紹的USB-CAN轉(zhuǎn)接技術(shù)總體框圖如圖1所示，該設(shè)計(jì)分兩大部分：一是與主機(jī)USB接口相連的USB控制部分；二是與CAN總線相連的CAN控制器部分。兩者中間通過(guò)單片機(jī)聯(lián)系起來(lái)。USB控制部分用USB接口控制芯片CH372來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送；CAN控制器SJA1000用來(lái)實(shí)現(xiàn)CAN總線間的數(shù)據(jù)通信。單片機(jī)用來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的控制、協(xié)調(diào)以及系統(tǒng)的通信。

　　2 AT89C52在系統(tǒng)中的功能

　　單片機(jī)AT89C52在系統(tǒng)中主要起到一個(gè)橋梁和協(xié)調(diào)控制的作用。主機(jī)通過(guò)CH372把數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)再把數(shù)據(jù)通過(guò)SJA1000發(fā)送到CAN總線，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的通信。此外，單片機(jī)還需要對(duì)CH372和SJA1000進(jìn)行初始化，并通過(guò)地址／數(shù)據(jù)以復(fù)用的方式訪問(wèn)CH372和SJA1000。由于在訪問(wèn)其中一個(gè)芯片時(shí)，如果另一個(gè)芯片還保持有輸出，那么單片機(jī)就不能讀到正確的數(shù)據(jù)，因此，單片機(jī)要通過(guò)片選控制信號(hào)分配有效地址。單片機(jī)主要通過(guò)主循環(huán)來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)的通信，其主循環(huán)流程圖見(jiàn)圖2所示。