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基于USB的CAN總線適配器設計
摘要：提出一種使用USB接口實現CAN總線網絡與計算機連接的方案。討論了CAN總線與計算機之間的硬件接口電路，同時分析了固件編程方法及USB驅動程序設計思路。關鍵詞：USB CAN總線 固件編程 適配器
現場總線作為二十世紀80年代發展起來的新興技術，在工業現場已有了廣泛的應用。在比較有影響力的幾種現場總線中，CAN總線以其突出的優點不僅大量應用于工業現場，而且在樓宇自動化、智能終端設備等民用領域也有了長足的發展。
現場總線網絡技術的實現需要與計算機相結合。以往CAN總線網絡與計算機的連接采用RS232、ISA或PCI接口。但是隨著計算機接口技術的發展，ISA接口已經逐漸被淘汰；RS232接口數據傳輸率太低；PCI雖然仍是高速外設與計算機接口的主要渠道，但其主要缺點是占用有限的系統資源、設計復雜、需有高質量的驅動程序保證系統的穩定，且無法用于便攜式計算機的擴展。隨著USB1.1、USB2.0規范的相繼制定，為外設與計算機的接口提出了新的發展方向。USB的主要特點有：外設安裝簡單，可實現熱插撥；通訊速率高，USB1.1全速傳送速率為12Mbps，與標準串行端口相比，大約快100倍；支持多設備連接；提供內置電源。
本文給出一種在Windows2000下使用USB1.1協議實現CAN總線適配器的設計方法。整個設計主要開發適配器的固件及計算機的驅動程序、應用程序，以達到用USB接口連接現場CAN總線網絡的目的。
圖1
1 適配器硬件接口設計
適配器硬件電路由微控制器、CAN總線接口、USB總線接口和DC-DC隔離電源模塊等組成。原理框圖如圖1所示。
微控制器P89C51RD2是Philips公司生產的增強型MCS-51兼容單片機，片內集成64KB閃存和1KB擴展RAM，雙數據指針，4級中斷優先級，7個中斷源，內置看門狗，可編程時鐘輸出，在6時鐘模式下工作，速度是標準51單片機的兩倍。此時外部最高頻率可達20MHz。在高速、大程序容量、中小規模數據處理場合是一款非常理想的單片機型。
CAN總線接口使用Philips公司的獨立CAN總線控制器SJA1000，并由光耦6N136進行總線隔離。SJA1000是一種獨立控制器，用于移動目標和一般工業環境中的區域網絡控制，符合CAN2.0A和2.0B規范，最高速率可在達1Mbps。CAN總線收發器采用PCA82C250。
PDIUSBD12是Philips公司推出的全速USB接口器件，完全兼容USB1.1規范。圖1中D+引腳信號電平通過器件SoftConnect命令內部上拉，從而向主機表示為一個全速設備。EOT引腳自動檢測USB接口的VBUS電壓以確定USB電纜是否連接到了主機。SUSPEND是雙向引腳，用以向微控制器指示器件是否掛起。當有USB總線事件發生時，引腳向微控制器發出中斷信號。PDIUSBD12支持總線復用和非復用兩種并行接口模式，以方便連接不同類型的微控制器。圖1中采用總線復用方式，當用奇數地址訪問PDIUSBD12時被認為是命令
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