USB" title="USB">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，人們對串行總線提出了更高的要求。因此，開發(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" title="CAN">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)場總線之一,，并在國內(nèi)外控制領(lǐng)域獲得了普遍重視,。目前，德國現(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" title="接口">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" title="USB-CAN">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。兩者中間通過單片機(jī)聯(lián)系起來,。USB控制部分用USB接口控制芯片CH372來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送,；CAN控制器SJA1000用來實(shí)現(xiàn)CAN總線間的數(shù)據(jù)通信。單片機(jī)用來進(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CH372和SJA1000進(jìn)行初始化,，并通過地址／數(shù)據(jù)以復(fù)用的方式訪問CH372和SJA1000。由于在訪問其中一個(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)要通過片選控制信號(hào)分配有效地址,。單片機(jī)主要通過主循環(huán)來監(jiān)控系統(tǒng)的通信，其主循環(huán)流程圖見圖2所示,。
 

 3USB控制部分
　　
USB控制部分使用USB接口控制芯片CH372來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送,。CH372是一個(gè)USB總線的通用設(shè)備接口芯片，CH372在單片機(jī)端,，具有8位數(shù)據(jù)總線和讀,、寫、片選控制線以及中斷輸出,，因此可以方便地掛接到單片機(jī)／DSP／MCU等控制器的系統(tǒng)總線上,；在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CH372的配套軟件提供了簡潔易用的操作接口,，因此,，與本地端的單片機(jī)通訊就如同讀寫文件一樣簡單。
　　
CH372在計(jì)算機(jī)端提供有應(yīng)用層接口,，應(yīng)用層接口是由CH372動(dòng)態(tài)鏈接庫DLL提供的面向功能應(yīng)用的API,，所有API在調(diào)用后都會(huì)有操作狀態(tài)返回，但不一定有應(yīng)答數(shù)據(jù),。CH372動(dòng)態(tài)鏈接庫提供的API包括：設(shè)備管理API,、數(shù)據(jù)傳輸API,、中斷處理API等。
　　
在應(yīng)用層設(shè)計(jì)中,，筆者采用的是請求加應(yīng)答的方式,。該方式使用一個(gè)下傳的主動(dòng)請求和一個(gè)上傳的被動(dòng)應(yīng)答進(jìn)行交互式雙向數(shù)據(jù)通訊，下傳與上傳一一對應(yīng),，相互關(guān)聯(lián),。主動(dòng)請求是指由計(jì)算機(jī)應(yīng)用層下傳給單片機(jī)的數(shù)據(jù)請求，被動(dòng)應(yīng)答則是單片機(jī)收到數(shù)據(jù)請求后,，上傳給計(jì)算機(jī)應(yīng)用層的應(yīng)答數(shù)據(jù),。所有的通訊都由計(jì)算機(jī)應(yīng)用層發(fā)起，然后以接收到單片機(jī)的應(yīng)答結(jié)束,，其完整的過程包括如下步驟：
　　(1)計(jì)算機(jī)應(yīng)用層按事先約定的格式將數(shù)據(jù)請求發(fā)送給CH372芯片,；
　　(2)CH372芯片以中斷方式通知單片機(jī)；
　　(3)單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序,，以獲取CH372的中斷狀態(tài)并分析,；
　　(4)如果是上傳，則釋放當(dāng)前USB緩沖區(qū),，然后退出中斷程序,；
　　(5)如果是下傳，則從數(shù)據(jù)下傳緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)塊,；
　　(6)分析接收到的數(shù)據(jù)塊,，準(zhǔn)備應(yīng)答數(shù)據(jù)，或者先退出中斷程序再處理,；
　　(7)單片機(jī)將應(yīng)答數(shù)據(jù)寫入批量端點(diǎn)的上傳緩沖區(qū),，然后退出中斷程序；
　　(8)CH372芯片將應(yīng)答數(shù)據(jù)返回給計(jì)算機(jī),；
　　(9)計(jì)算機(jī)應(yīng)用層接收到應(yīng)答數(shù)據(jù),。
　　
在單片機(jī)端，CH372芯片占用兩個(gè)地址位,，當(dāng)A0引腳為高電平時(shí),，系統(tǒng)選擇命令端口，此時(shí)可以寫入命令,；當(dāng)A0引腳為低電平時(shí)，選擇數(shù)據(jù)端口,，此時(shí)可以讀寫數(shù)據(jù),。單片機(jī)通過8位并口對CH372芯片進(jìn)行讀寫時(shí)，所有操作都是由一個(gè)命令碼,、若干個(gè)輸人數(shù)據(jù)和若干個(gè)輸出數(shù)據(jù)組成,。

本文介紹的USB-CAN轉(zhuǎn)接系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸,，從而為CAN總線和PC機(jī)的連接提供了一個(gè)方便實(shí)用的USB接口,。