基于ARM7處理器LPC2119的USB-CAN轉換器設計

引言
控制器局域網(controller area network，CAN)是20世紀80年代德國BOSCH公司為現代汽車應用而推出的一種多主機局部網，由于CAN總線具有可靠性高、功能完善、成本合理、實時性等優點，CAN總線早已不再局限于汽車行業，而被廣泛應用于各個自動化控制系統中，例如汽車電子、工業控制、智能大廈、安防監控、環境控制等。目前CAN總線是國際上應用最廣泛的現場總線之一。通用串行總線(universalserial bus，USB)作為一種協議規范，是以Intel為首的7家計算機及通信產業廠商公司于1994年11月共同提出，其除具有使用方便(即插即用)、功耗低、數據傳輸率高等優點外，還具有軟硬件支持廣泛、功耗低、硬件結構標準化和總線拓撲結構完備等特點。目前在以計算機為上位機的應用領域，都首選USB口作為計算機與外設的接口。
為了更好的將USB的通用性和CAN的專業性結合起來，通過計算機的USB接口接入CAN專業網絡，實現系統控制的便利性和應用的高效性，本文講述了一種基于ARM7處理器實現USB接口與CAN總線的實例，通過其可以在PC實現對CAN總線上設備的監控。

1 硬件系統設計
1．1 處理器簡介及其外圍電路設計
主控制器選用NXP公司的ARM7核處理器LPC2119。LPC2119是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI-STM CPU，并帶有128 KB嵌入的高速FLASH存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式將代碼規模降低超過30％，而性能的損失卻很小。實行流水線作業，提供Embedded ICE邏輯，支持片上斷點和調試點，具有先進的軟件開發和調試環境。LPC2119具有非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、4路10位ADC、2路CAN、PWM通道、多個串行接口，包括2個16C550工業標準UART、高速I2C接口(400 kHz)和2個SPI接口，46個GPIO以及多達9個外部中斷，特別適用于汽車、工業控制應用以及醫療系統和容錯維護總線。
LPC2119內部集成2個CAN控制器，每一個CAN控制器都與獨立CAN控制器SJA1000有著相似的寄存器結構。它的主要特性有：單個總線上的數據傳輸速率高達1 Mb／s；32位寄存器和RAM訪問；兼容CAN2．0B，ISO11898-1規范；全局驗收濾波器可以識別所有的11位和29位標識符；驗收濾波器為選擇的標準標識符提供Full CAN-style自動接收。圖1所示為LPC2119外圍電路，為保證可靠復位，采用外部復位電路STM809。

1．2 USB接口電路設計
USB接口采用沁恒電子的CH375。CH375是一個USB總線的通用接口芯片，支持USB-HOST主機方式和USB-DEVICE／SLAVE設備方式。在本地端，CH375具有8位數據總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機／DSP／MCU／MPU等控制器的系統總線上。CH375提供了串行通信方式，通過串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機／DSP／MCU／MPU等相連接。圖2所示為CH375的接口電路。