嵌入式系统/ARM技术中的CAN总线与USB的转接技术

0 引言 USB(Universal Serial Bus)是一种通用串行总线。随着计算机技术的发展和广泛应用，人们对串行总线提出了更高的要求。因此，开发一种兼容低速和高速的技术，从而为广大用户提供一种可共享、可扩充、使用方便的串行总线已成为众多厂商的共同目标。USB总线就是一种新型、快速、双向、同步传输、并可以热插拔的数据传输总线，它满足了人们对总线易用性、扩展能力强和低成本的要求，因此，USB在PC外设领域的传输速率从1.5Mbps的低速和12 Mbps的全速提高到如今的480 Mbps的高速数据传输。目前，USB总线已经逐渐成为计算机领域中应用最广泛的外设总线连接规范。 与此同时C 0 引言 嵌入式系统中的通信技术是至关重要的，尤其在当今的自动化和智能化设备中。USB（Universal Serial Bus）和CAN（Controller Area Network）总线是两种广泛使用的通信标准，各自拥有独特的优势。USB以其高速度、易用性和可扩展性成为计算机和外设之间的主流接口，而CAN总线则因其长距离传输、高可靠性和低成本特性在工业控制领域受到青睐。 1 USB总线技术 USB是一种高速、双向、同步传输的串行总线，支持热插拔，适用于各种设备的连接。从最初的1.5Mbps低速模式和12Mbps全速模式，发展到现在的480Mbps高速模式，USB技术不断演进，满足了用户对速度和便利性的需求。USB总线的普及使得各种设备的连接变得更加简单，例如键盘、鼠标、打印机、摄像头等，成为个人计算机领域最常用的接口标准。 2 CAN总线技术 CAN总线技术起源于汽车工业，其特点是传输距离远、速率高、抗干扰性强，且易于构建网络。CAN2.0B协议的推出进一步提升了CAN的性能，使得CAN总线在工业控制、车载系统、医疗设备及智能家居等领域得到了广泛应用。预计CAN总线在未来几十年内仍将持续发挥作用。 3 USB与CAN总线的转接技术 尽管USB和CAN各有优势，但在某些特定应用场合，如工业环境，它们各自的局限性会显现出来。USB的传输距离受限，不适应长距离通信，而CAN的接口与主机连接复杂，阻碍了其更广泛的应用。为解决这一问题，设计了一种USB-CAN转接技术，通过单片机作为桥梁，连接USB控制部分和CAN控制器部分。USB控制部分采用CH372芯片，负责USB数据的接收和发送，而CAN控制器如SJA1000则处理CAN总线的数据通信。单片机AT89C52在此过程中起到关键的协调和控制作用，实现两者间的通信转换。 4 AT89C52单片机的作用 在系统中，AT89C52单片机扮演着核心角色，它接收来自USB的数据，然后通过SJA1000发送到CAN总线，同时负责初始化CH372和SJA1000，并控制片选信号，确保数据读写的正确性。单片机的主循环监控整个系统的通信过程，保证数据流的顺畅。 5 USB控制芯片CH372 CH372是一款专用于USB设备接口的芯片，它提供8位数据总线和读写控制线，便于与微控制器系统集成。在计算机端，CH372配合驱动程序和API接口，简化了与单片机的通信，实现了类似文件读写的操作。 6 数据通信机制 通信机制采用请求-应答模式，计算机通过CH372向单片机发送数据请求，单片机收到请求后，再通过CAN总线上传数据给计算机，形成双向交互。这种设计提高了通信的可靠性，确保了数据的一致性。 嵌入式系统中的USB-CAN转接技术有效地结合了USB的高速和易用性以及CAN的稳定性和长距离传输能力，扩大了CAN总线在不同领域的应用范围，为工业控制和自动化提供了更为灵活的解决方案。