USB与CAN总线转换电路的设计

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摘要:设计了一套USB总线与CAN总线的转换电路及其软件。系统以8位单片机为转换电路的控制器，用CH374芯片作为USB
端的主控芯片，用SJA1000作为CAN接口芯片。设计了系统的硬件电路，给出了基于该电路的软件实现方案，并编写了程序代码。为
了克服CAN总线容易受到外界干扰的弱点，使用6N137进行信号隔离。对设计的系统进行了实验测试，实现了USB与CAN总线转换
的功能。
* E% @" U$ ~8 k% i关键词: USB总线; CAN总线;单片机; CH374
+ b0 y: [7 b: G. H/ i
0 引言
* m( W" v1 U6 l/ B随着计算机技术、网络技术的发展，工业控制领域及自动
  `8 q2 B/ g( K. u( H$ _* H化领域对网络通信、系统的可靠性、安全性、易操作性和易维
3 v3 D* N8 p8 ?# s$ N: }护性都有了更进- -步的要求。现场总线是当今自动化领域技术
; @5 }* d0 G, L1 R发展的特点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它是现
代计算机、通信和控制技术的集成，即通常所谓的3C (Com-
2 f) a7 G1 T, a7 Wputer, Communication, Control) 技术。分布式控制系统是现代
1 b1 u9 G- J1 q/ D: d控制系统的主流，而CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的
- H4 A; G. V0 O7 @. x设计，特别适合工业过程监控设备的互联，因此越来越受工业
界的重视。USB速度快、连线简单和即插即用的特性是与上位
5 n  h6 ~% Z" p" V: D/ m3 L机通讯非常好的外设接口。因此，基于USB接口实现CAN总
线与PC机之间数据通信的研究具有一定的应用意义[1-2]
1系统硬件设计
硬件电路主要由微控制器、CAN总线接口、USB总线接
口和信号隔离模块等部分组成，其中控制器采用AT89S52单
片机。系统整体功能框图如图1所示。
系统主要功能为:单片机模块上电复位以后，完成对
* x& O2 |; m4 \8 ]* M* {+ FCAN主控芯片SAJ1000和USB主控芯片CH374的初始化。
+ O. K3 P" h. }9 f& e+ l" ZPC机通过USB数据线连接到USB接口的主控芯片CH374,
2 i& @' \% H6 l1 S: p1 C' wUSB接口模块通过8位数据线完成与单片机接口的数据传输，
3 b8 Q1 s5 O: `5 T然后由单片机把数据传输到CAN总线上[3-6]。
( m( i- `8 ?5 w5 B  k: u1.1USB模块的硬件设计
: i: ]6 s" Y& e2 @2 t0 S- H本系统USB接口模块采用CH374作为主控芯片。CH374
是USB通用设备接口芯片，完全满足USB1.1标准，具有8
5 D4 p9 R4 Y' w+ U: a位数据总线D[0-7],接口地址输人A0、读RD#、写WR#、
! P7 B0 @( q' i+ S" A2 N' \$ _片选CS#及中断输出INT#，可以方便地挂接到微处理器的
数据总线上田。同时，在PC计算机端，CH374芯片的驱动程
序以及动态链接库等软件为PC计算机应用层提供了应用层接
8 N  j* C% _; @口;只要将CH374芯片的驱动程序、动态链接库拷贝到上位
! N$ X5 B$ P4 u. Q1 t; r& O( bPC计算机中，利用CH374动态链接库DLL提供的API接口
: O% ~* h5 W) r$ w9 j! @函数对其进行操作，对USB总线的访问及通信控制就非常简
单了。USB模块硬件电路见文献[3].
' e( }/ E7 H( V7 W! }" [: K  x; o1.2 CAN模块硬件设计
! \- Q$ G2 L0 U+ U# t( x2 U& J作为控制器局域网，CAN总线是国际上应用最广泛的现
  S, ]  q, g! {/ ^场总线之一，主要用于各种设备监测及控制。CAN总线系统
( h2 q$ O  v3 v4 l4 ]的硬件部分一般由微处理器及可编程的CAN控制芯片组成,
+ j& q( B3 C$ F' L0 N2 [( i: _3 [' ]本设计采用AT89S52 作为CAN总线系统的微处理器，而
$ m+ N& i4 G- x- X3 a5 S
3 h  V: N- z, s4 z" O) O+ ?
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一盆绿箩

CH374是USB通用设备接口芯片

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