基于TMS320F2812和USB100的CAN-USB总线通信系统设计

摘要：介绍了一种基于DSP的CAN控制器和USB芯片的USB总线和CAN总线的通信模块的设计，提出了一种使用USB接口实现CAN总线网络与计算机连接的方案。利用USB100芯片可在不了解任何USB协议的情况下，完成计算机RS 232串口升级为USB接口，同时CAN接口采用DSP片上CAN控制器，硬件设计极为简单。在DSP的控制下，PC机与CAN节点可以双向通信，通信波特率可高达1 Mb／s，传输数据稳定，可靠。实验证明，运用TMS320F2812片上eCAN模块来构成CAN总线通信系统更为简单，实用。
关键词：USB；CAN总线；eCAN；TMS320F2812

0 引言
随着计算机技术的飞速发展，全电子的计算机连锁控制系统由上位机，联锁机和智能执行单元三层结构组成。本文所介绍的模块正是在此背景下为数据通信进行服务的。CAN总线是目前为止唯一有国际标准的现场总线，由于采用了许多新技术及独特的设计，与一般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性，实时性和灵活性，其应用范围目前已不再局限于最初的汽车行业，而扩展到了机械工业包括数控机床，医疗器械，家用电器等领域。USB接口速度快、连线简单和即插即用的特性是与上位机通讯非常好的外设接口。因此，基于USB接口实现CAN总线与PC机之间数据通信的研究具有一定的应用意义。

1 系统结构
本系统主要是由USB接口和CAN接口等模块组成，其中微处理器TMS320F2812控制全局，实现通过USB接口将CAN总线数据传送给PC机，以及通过USB接口将PC机数据传送给CAN节点的双向通信功能。传统的CAN总线通信模块一般要用到独立的CAN控制器芯片，本系统微处理器F2812片上带有eCAN模块，设计时较为方便，下面简要介绍eCAN模块。
eCAN模块是TMS320F2812 DSP片上的增强型CAN控制器，其性能较之已有的DSP内嵌CAN控制器有较大的提高，数据传输更加灵活方便，数据量更大、可靠性更高、功能更加完备。eCAN模块它完全兼容CAN2．0B协议，可以在有干扰的环境里使用上述协议与其他控制器串行通信。除具有一般DSP内嵌CAN控制器的所有功能外，与TMS320LF240x系列DSP的CAN模块相比，它主要具有如下的一些增强特性：增加了邮箱数量，多达32个；eCAN是一个32位的高级CAN控制器；具有时间标识；具有超时功能。
以上这些增强特性使得TMS320F2812进行CAN通信时，传输更加方便灵活、数据量更大、功能更完备。图1为系统结构图。

2 系统硬件设计
2．1 USB模块的硬件设计
本系统USB接口模块采用USB100模块作为主控芯片。USB100模块是USB通用设备接口芯片，具有8位数据总线接口，内部多达384 B的发送缓冲区和128 B的接收缓冲区，数据通信速率最高可达8 Mb／s，USB100模块读写数据分别由RD和WR2个引脚控制，相当于有读写2个地址，因此将这两个地址映射到F2812外设接口的区域xzcs01中，0x2000作为写地址，0x4000作为读地址，通过XA13，XA14，XZCS01，XWE，XRD5个管脚进行译码，即可方便地控制USB模块的数据收发。选用altera公司的CPLD芯片EPM7032作为译码器件，可以进行在系统编程操作，其中上述5个管脚作为CPLD的输入引脚，CPLD2个输出引脚分别接至USB100模块的RD和WR两个引脚。由于USB100模块是5 V供电，F2812是3．3 V供电，所以8位数据总线通过电平转换器件741vc4245相连，数据方向由F2812的XR／W控制。根据USB100模块时序图，当F2812检测到USB100模块TXE引脚为低时，表示内部发送缓冲区允许发送数据到USB端口，可以将数据通过八位总线发给USB100模块；当F2812检测到USB100模块RXF为低时，表示内部发送缓冲区有来自USB端口的数据。