基于USB接口的CAN總線適配器設計

SJA1000和PDIUSBD12都有完善的中斷機

微控制器可以通過讀它們的中斷寄存器獲得總線事件。為了提高固件的運行效率，主程序對系統進行實始化后開放中斷，在中斷服務程序中對事件進行分析和必要的處理，并設置相應的變量標志和數據緩沖區。主程序則循環查詢變量標志，調用相應的子程序進行處理。這種程序結構使得主程序能夠在前臺處理各種數據傳送任務，同時又可以通過中斷在后臺及時處理總線事件。

2.1.1 CAN協議實現

SJA1000支持BasicCAN和PeliCAN兩種協議模式。在適配器設計中采用了BasicCAN模式。中斷設為電平中斷方式，SJA1000中斷服務程序框圖如圖2所示。

2.1.2 USB1.1協議實現

PDIUSBD12支持所有的四種USB數據傳輸方式。在適配器的設計中使用了控制傳輸、中斷傳輸和批量傳輸?？刂苽鬏斨兄挥脕韨鬟f控制信息，固定使用端點0；中斷傳輸使用端點1，用來傳送CAN網絡狀態信息；批量傳輸用來實現主機和CAN網絡節點之間的數據傳送，使用端點2。圖3是PDIUSBD12中斷服務程序框圖。

2.2 驅動程序設計

USB驅動程序屬于WDM(Windows driver module)類型。WDM驅動程序是分層的，引入了FDO（Function Device Object）和PDO（Physical Device Object）兩個新類來描述硬件，每一個物理硬件有一個PDO，但是可以有多個FDO，在驅動程序中直接操作的是PDO和FDO。系統通過全局唯一標識符GUID實現驅動程序的識別。應用程序和WDM驅動程序通信時，系統為每個用戶請求打包形成一個I/O請求包發送到驅動程序。

圖4是Windows中USB的通信層次結構模型。圖4系統軟件方塊中的底部是Windows系統提供的驅動程序，包括主控制器驅動程序（OPENHCI.SYS或者UHCD.SYS）、HUB驅動程序（USBHUB.SYS）是一個類驅動程序（USBD.SYS）。

Windows2000下驅動程序的設計工具是VC++和Win2000DDK，但是直接使用DDK編程有相當大的難度。目前有第三方軟件廠商提供了一些驅動程序開發工具，如Jungo公司的WinDriver、Compuware公司的DriverStudio等。這些工具仍然是基于WindowsDDK的，但是進行了新的封裝，提供了驅動程序設計向導。

適配器設計中采用了DriverStudio作為驅動程序開發工具。利用其中的DriverWorks一步步地作出選擇并修改少量參數，即可生成驅動程序框架和測試臺應用程序框架，對USB設備的通用性部分支持得很好。在程序框架，對USB設備的通用性部分支持得很好。在VC++中對向導生成的代碼作修改，并對設備特殊功能部分添加處理代碼，然后用VC++編譯為*.SYS文件，就是一個完整的驅動程序。SoftIce是DriverStudio的另一個調試工具，可以對驅動程序進行操作系統內核級的跟蹤與調試。

生成驅動程序后，編寫相應的INF文件是重要的一步。INF文件在操作系統發現新硬件之后向系統指明應該安裝的驅動程序、系統向設備提供的服務以及注冊表項要修改的內容。

基于USB接口的CAN總線適配器經過試驗運行證明：在中小規模和短時大數據塊傳送時，能夠很好地完成網絡通信任務。USB接口是計算機外設的發展趨勢，目前主要用在中低速場合。隨著USB2.0規范的推出，又逐漸向高速應用發展。因此將現場總線網絡和計算機接口相連的適配器具有廣泛的應用前景。