基于LPC2300实现USB和CAN数据传输技术的研究_论文

发布时间:2021-09-19 09:55:37

信 息 技 术 200 8 NO 28 . S CI EN CE & TECH LOG I N ORM TI O NO Y F A N 科技资讯 基 于 LP C2 3 0 0 实 现 US B 和 CAN 数 苏州 据 传输 技 术的 研 究 李海 ( 苏州经贸职业 技术学院 215009) 摘 要 : 提出一种使用 USB 接口实现 CAN 总线与计算机连接的方案, 分析了 USB 固件编程方法以及给出数据 传输、应用程序 设计的思路。 关键词: USB CAN总线 固件编程 LPC23 00 中图分类号: TP3 文献标识码: A 文章编号: 16 72 - 3 79 1( 20 08 ) 1 0( a) - 0 03 3- 02 C A N 总 线 自 诞生 以 来 , 以 其 独 特 的设 计思想, 良好 的功能特性越来越受到工业 界欢 迎, 目 前已 在 汽车 电 子、 工业 控 制、 电 力 通 讯 网 络 以 及高 速 大 数 据 量 通 讯 得 到 了 广泛应用。在 C A N 总线组成的测控网络 中, 需设 计一个网络适配器与上位机监控 单 元实 现 数据 通 信, 针对 这 一 需求 , 市 场 出 现了 基 于 CA N 总线 的 接 口卡 。传 统 网络 适 配器的设计 于 P C 机 的通信多为 I S A 、 EI S A、 RS 2 3 2 串行 总线 等, 但 由于 宽带 限 制, 已 不 能 满 足高 速 传 输 的 需要 。 U S B 通 用 串 行 总 线 的 出 现 解 决 了 这个 问 题 。 鉴 于 US B 接口 宽 带 高、 便 携 性以 及 即插 即 用 等 优点 , 采用 CA N - U S B 总线 接 口 卡 可以 满 足 CAN 总 线 测控 网 络 的各 项 要 求。 该适 配 器目前已处于开发研究阶段, 其技术规范 也在酝 量和改进 中, 市 场已出现 C A N U S B 适配 器 , 但其 产 品 的 芯 片没 有 同 时 包 含 C AN 和 U S B , 这 样 硬 件 电路 比 较 复 杂, 价格昂贵, 同时也降低了稳定性。 而本课 题采 用 L PC2 3 0 0 系列 ARM 微处 理器 , 它 7 包含 了 US B2 . 0 全速 接口 和 2 路 CAN 通 道, 只要外接 C A N 收发器就可以实现数据传 输 功能 , 硬 件 结构 比 较 简 单, 稳 定 性 好 。 图 2 US B 中断 服务 程序 与用户 程序 之间的 数据 交换 1 系统硬件设计 NXP 微控制 器 LP C2 3 x x 系 列使 用了一 个高性 能的 3 2 位 ARM 内核, 该系列 的每个 7 微控制器都包 含 1 个 U SB 2 . 0 全速 ( 1 2M s ) bp 设备、 2 路 CAN 2 . 0 B 通道。硬 件接口只 要 外加 一个 CAN 收发器 ( CT M 2 5 1 T) 和 少量 8 的 元 器件 就 可 以 了 。 2 系统软件设计 2 . 1 USB 程序编 写思 路 2 . 1 . 1 USB 固 件程 序设 计思 想 U S B 设 备 硬件 抽 象 层主 要 任 务 初始 化 I / O 口 和 U S B 设 备控 制 器 的 中 断 配 置 ; US B 设备 控 制 器的 访 问 是通 过 对 一些 寄 存 器 的读 / 写 操 作来 实 现 的, US B 设 备 命令 接 口 层 将 对 其 中一 些 寄 存 器 的 操 作 打 包 成 一个个命令函数, 方便协议层及应用层调 用; U S B 设 备 控 制器 协 议 的 实 现可 以 通 过 写命 令代 码 寄存 器( US BCmd Co d e ) 和读 命 令数 据寄存 器( USBCmd Da t a ) 来 完成。 应用 层实 现 US B 设备 控 制器 的 所有 功 能。 US B 硬 件抽 象 层、 U S B 接 口 命令 层 、 协议 层 都 在 应用 层 的 控 制 之中 , 要实 现 的 任 务包 括 : 初始 化 U S B 设备 控 制器 , US B 设 备 控制 器 中断服务程序 以及控制传输处理程 序。 2 . 1 . 2 US B 中断 服务 程 序与 用 户程 序 的数据 交换 前 台 不断 循 环处 理 相 关事 情 。如 果 USB 从 US B 总 线上 接收 到 数据 , US B 设 备 控制 器 发生 中 断, 进 入 USB 中 断服 务 程序 , 中 断服 务 程序 收 取数 据 , 置 标 志 位, 然后 退 出中 断回 到前 台, 前台 检测 到标 志 位为 “1 ”时 , 就 对 接收 到的 数据 进 行处 理。 如果 有 数据 需 要发 送 到 U S B 主 机, 只须 将 要 发 送 的数 据 写 入 U S B 发 送 断 点缓 冲 之 中, 等 待传输发送 。 2 . 2 CAN 控 制器 程序 设计思 想 该设计主要 是对 C A N 控制器进行初 始化, 包括 设置 CAN 的 时 钟频 率 、C AN 的 引脚 设 置 、比 特 率 设 置 等; C A N 的 帧 发 送 和 C A N 的 帧 接 收, 在 要发 送 一 帧 数 据 时 , 需要配置要发送的帧结构, 即帧长度、是 否标 准帧 、帧 I D、 帧数据 A( 占四 个字 节) 、 帧数 据 B ( 占四 个 字节 ) 。 帧 接 收可 以 使用 查询 方 式 和 中断 方 式, 为 了提 高 C P U 的效 率, C A N 的 帧 接收 一 般 都 会使 用 中 断 方 式 接收 ; 将 CA N 总 线 送 来的 数 据 保存 到 缓 冲 区中 , 等待 U S B 接 收, 并 把 该 数据 传 输 到 PC 机 上。收 集 CAN 网 络状 态

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