USB总线适配器设计论文

USB 总线适配器设计论文 摘要：提出一种使用 USB 接口实现 CAN 总线网络与计算机连接的方案。讨论了 CAN 总线与计算机之间的硬件接口电路，同时分析了固件编程方法及 USB 驱动程序设计思路。 关键词：USBCAN 总线固件编程适配器 现场总线作为二十世纪 80 年代进展起来的新兴技术，在工业现场已有了广泛的应用。在比较有影响力的几种现场总线中 ，CAN 总线以其突出的优点不仅大量应用于工业现场，而且在楼宇自动化、智能终端设备等民用领域也有了长足的进展。 现场总线网络技术的实现需要与计算机相结合。以往 CAN总线网络与计算机的连接采纳 RS232、ISA 或 PCI 接口。但是随着计算机接口技术的进展，ISA 接口已经逐渐被淘汰；RS232 接口数据传输率太低；PCI 虽然仍是高速外设与计算机接口的主要渠道，但其主要缺点是占用有限的系统资源、设计复杂、需有高质量的驱动程序保证系统的稳定，且无法用于便携式计算机的扩展。随着USB1.1、USB2.0 法律规范的相继制定，为外设与计算机的接口提出了新的进展方向。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。 本文给出一种在 Windows2000 下使用 USB1.1 协议实现CAN 总线适配器的设计方法。整个设计主要开发适配器的固件及计算机的驱动程序、应用程序，以达到用 USB 接口连接现场 CAN 总线网络的目的。 图 1 1 适配器硬件接口设计 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。 微控制器 P89C51RD2 是 Philips 公司生产的增强型 MCS-51兼容单片机，片内集成 64KB 闪存和 1KB 扩展 RAM，双数据指针，4 级中断优先级，7 个中断源，内置看门狗，可编程时钟输出，在 6时钟模式下工作，速度是标准 51 单片机的两倍。此时外部最高频率可达 20MHz。在高速、大程序容量、中小规模数据处理场合是一款非常理想的单片机型。 CAN 总线接口使用 Philips 公司的独立 CAN 总线控制器SJA1000，并由光耦 6N136 进行总线隔离。SJA1000 是一种独立控制器，用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制，符合CAN2.0A 和 2.0B 法律规范，最高速率可在达 1Mbps。CAN 总线收发器采纳 PCA82C250。 PDIUSBD12 是 Philips 公司推出的全速 USB 接口器件，...