基于USB技术的CAN总线适配器的设计

基于USB技术的CAN总线适配器的设计

CAN总线是德国BOSCH公司在20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信总线,是一种多主总线系统,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维,其通信速率可达1Mbps。在CAN总线通信控制器中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括零位的插入/删除、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对数据块进行编码。采用这种方法的优点是可使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标识码可由11位(按CAN技术规范2.0A)或29位(按CAN技术规范2.0B)二进制数组成,因此可以定义211或229个不同的数据块。这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节,可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时,8个字节不会占用总线时间过长、从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠性。

随着USB1.1、USB2.0规范的相继制定,为外设与计算机的接口提出了新的发展方向。USB的主要特点有：外设安装简单,可实现热插拨;通讯速率高,USB1.1全速传送速率为12Mbps,与标准串行端口相比,大约快100倍;支持多设备连接;提供内置电源。

通用串行总线（Universal Serial Bus）是国外几家公司为了解决日益增加的PC外设与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而制定的一种串行通信的标准。USB作为一种新型的计算机接口技术,具有传输速度高、实时性强、易于扩展、使用灵活、能够进行错误侦测等特点,可以在很大范围内取代RS-232、并行端口,进行短距离高速数据传输,因而应用普遍。

适配器硬件接口

适配器硬件电路由微控制器、CAN总线接口、USB总线接口和DC-DC隔离电源模块等组成。原理框图如图1所示。