基于TMS320F2812和USB100的CAN-USB總線通信系統設計

摘要：介紹了一種基于DSP的CAN控制器和USB芯片的USB總線和CAN總線的通信模塊的設計，提出了一種使用USB接口實現CAN總線網絡與計算機連接的方案。利用USB100芯片可在不了解任何USB協議的情況下，完成計算機RS 232串口升級為USB接口，同時CAN接口采用DSP片上CAN控制器，硬件設計極為簡單。在DSP的控制下，PC機與CAN節點可以雙向通信，通信波特率可高達1 Mb／s，傳輸數據穩定，可靠。實驗證明，運用TMS320F2812片上eCAN模塊來構成CAN總線通信系統更為簡單，實用。
關鍵詞：USB；CAN總線；eCAN；TMS320F2812

0 引言
隨著計算機技術的飛速發展，全電子的計算機連鎖控制系統由上位機，聯鎖機和智能執行單元三層結構組成。本文所介紹的模塊正是在此背景下為數據通信進行服務的。CAN總線是目前為止唯一有國際標準的現場總線，由于采用了許多新技術及獨特的設計，與一般的通信總線相比，它的數據通信具有突出的可靠性，實時性和靈活性，其應用范圍目前已不再局限于最初的汽車行業，而擴展到了機械工業包括數控機床，醫療器械，家用電器等領域。USB接口速度快、連線簡單和即插即用的特性是與上位機通訊非常好的外設接口。因此，基于USB接口實現CAN總線與PC機之間數據通信的研究具有一定的應用意義。

1 系統結構
本系統主要是由USB接口和CAN接口等模塊組成，其中微處理器TMS320F2812控制全局，實現通過USB接口將CAN總線數據傳送給PC機，以及通過USB接口將PC機數據傳送給CAN節點的雙向通信功能。傳統的CAN總線通信模塊一般要用到獨立的CAN控制器芯片，本系統微處理器F2812片上帶有eCAN模塊，設計時較為方便，下面簡要介紹eCAN模塊。
eCAN模塊是TMS320F2812 DSP片上的增強型CAN控制器，其性能較之已有的DSP內嵌CAN控制器有較大的提高，數據傳輸更加靈活方便，數據量更大、可靠性更高、功能更加完備。eCAN模塊它完全兼容CAN2．0B協議，可以在有干擾的環境里使用上述協議與其他控制器串行通信。除具有一般DSP內嵌CAN控制器的所有功能外，與TMS320LF240x系列DSP的CAN模塊相比，它主要具有如下的一些增強特性：增加了郵箱數量，多達32個；eCAN是一個32位的高級CAN控制器；具有時間標識；具有超時功能。
以上這些增強特性使得TMS320F2812進行CAN通信時，傳輸更加方便靈活、數據量更大、功能更完備。圖1為系統結構圖。

2 系統硬件設計
2．1 USB模塊的硬件設計
本系統USB接口模塊采用USB100模塊作為主控芯片。USB100模塊是USB通用設備接口芯片，具有8位數據總線接口，內部多達384 B的發送緩沖區和128 B的接收緩沖區，數據通信速率最高可達8 Mb／s，USB100模塊讀寫數據分別由RD和WR2個引腳控制，相當于有讀寫2個地址，因此將這兩個地址映射到F2812外設接口的區域xzcs01中，0x2000作為寫地址，0x4000作為讀地址，通過XA13，XA14，XZCS01，XWE，XRD5個管腳進行譯碼，即可方便地控制USB模塊的數據收發。選用altera公司的CPLD芯片EPM7032作為譯碼器件，可以進行在系統編程操作，其中上述5個管腳作為CPLD的輸入引腳，CPLD2個輸出引腳分別接至USB100模塊的RD和WR兩個引腳。由于USB100模塊是5 V供電，F2812是3．3 V供電，所以8位數據總線通過電平轉換器件741vc4245相連，數據方向由F2812的XR／W控制。根據USB100模塊時序圖，當F2812檢測到USB100模塊TXE引腳為低時，表示內部發送緩沖區允許發送數據到USB端口，可以將數據通過八位總線發給USB100模塊；當F2812檢測到USB100模塊RXF為低時，表示內部發送緩沖區有來自USB端口的數據。