1 引言

隨著電子設(shè)備的大量出現(xiàn)及針對(duì)各種控制系統(tǒng)的實(shí)際需求，各種通信網(wǎng)絡(luò)相繼產(chǎn)生。由于它們的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，通信協(xié)議及傳輸特點(diǎn)各不相同，給不同設(shè)備之間的連接帶來(lái)很多麻煩，因而急需各種總線(xiàn)之間的轉(zhuǎn)換裝置。目前較流行的現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)有RS－232，RS422/485、HART、Profield、Dupline、CAN和LonWorks等，本文闡述了一種USB－CAN－RS232三總線(xiàn)轉(zhuǎn)換裝置，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單新穎，并并且攜帶方便，實(shí)用性很強(qiáng)。

2 各種總線(xiàn)的特點(diǎn)

2.1 CAN（Controller Area Netwrok）

CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)，屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的范疇。與一般的通信總線(xiàn)相比，CAN總線(xiàn)的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，具有較高的通信速率（最高達(dá)1Mb/s），較遠(yuǎn)的通信距離（最遠(yuǎn)達(dá)10km），良好的抗電磁干擾能力，而且采用總線(xiàn)仲裁技術(shù)，通信方式靈活，越來(lái)越受到人們的重視，它在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛，一些著名的汽車(chē)制造廠商如BENZ（奔馳）、BMW（寶馬）、PORSCHE（保時(shí)捷）、ROLLS－ROYCE（勞斯萊斯）和JAGUAR（美洲豹）等都采用CAN總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。

2.2 USB（Universal Serial Bus）

USB即"通用串行總線(xiàn)"是一種應(yīng)用在PC中的表型總線(xiàn)，由Intel、Microsoft、NEC等公司共同提出，他是一種新型的外接串聯(lián)口，提出該規(guī)格的廠商希望用USB取代現(xiàn)有的外接設(shè)備接口，它還具備連接單一化、軟件自動(dòng)偵測(cè)以及熱插拔（即插即用）的功能，USB具有以下特點(diǎn)：

1）數(shù)據(jù)傳輸速率高。USB高速：480Mb/s；USB全速：12Mb/s；USB低速：1.5Mb/s。
2）數(shù)據(jù)傳輸可靠。USB事務(wù)處理包括錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，可以確保數(shù)據(jù)無(wú)錯(cuò)誤發(fā)送，在發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，事務(wù)處理可以重新進(jìn)行。
3）同時(shí)掛接多個(gè)USB設(shè)備，每個(gè)USB總線(xiàn)支持127個(gè)設(shè)備的連接。
4）USB接口能為設(shè)備供電。當(dāng)外界電源要求電壓為5V且電流小于500mA時(shí)，可以直接從USB總線(xiàn)獲取電源，這樣，USB設(shè)備無(wú)需專(zhuān)用電源線(xiàn)，從而降低了設(shè)備成本。
5）支持熱拔。USB實(shí)現(xiàn)了真正的"即插即用"功能，設(shè)備連接后由USB自檢測(cè)，并且由軟件自動(dòng)配置，完成后立刻就能使用，不需要用戶(hù)進(jìn)行干涉。

3 器件特性

3.1 SJA1000型CAN總線(xiàn)控制器

SJA1000是Philips公司早期PCA82C200型CAN控制器的代替品，功能更強(qiáng)，具有如下特點(diǎn)：

完成兼容PCA82C200及其工作模式即BASICCAN模式；
具有擴(kuò)展的接收緩沖器，64字節(jié)的FIFO結(jié)構(gòu)；
支持CAN2.0B；
支持11位和29位識(shí)別碼；
位速率可達(dá)1Mbit/s；
時(shí)鐘頻率高達(dá)24M赫茲；
支持與不同微處理器的接口；
可編程的CAN輸出驅(qū)動(dòng)配置；
工作溫度范圍寬（－40攝氏度～＋125攝氏度）。

SJA1000的引腳排列如圖1所示，其內(nèi)部主要由接口管理邏輯IML、信息緩沖器（含發(fā)送緩沖器TXB和接收緩沖器RXFIFO）、位流處理器BSP、接收過(guò)濾器ASP、位時(shí)序處理邏輯BTL、錯(cuò)誤管理邏輯EML、內(nèi)部振蕩器及復(fù)位電路等構(gòu)成，IML接收來(lái)自CPU的命令，控制CAN寄存器的尋址并向控制提供中斷信息及狀態(tài)信息，CPU的控制經(jīng)IML把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入TXB，TXB中的數(shù)據(jù)由BSP處理后經(jīng)BTL輸出到CAN BUS。BTL始終監(jiān)視CAN BUS，當(dāng)檢測(cè)到有效的信息頭"隱性電平－控制電平"的轉(zhuǎn)換時(shí)啟動(dòng)接收過(guò)程，接收的信息首先要由位流處理器DSP處理，并由ASP過(guò)濾，只有當(dāng)接收的信息的識(shí)別碼與ASP檢驗(yàn)相符時(shí)，接收信息才最終被寫(xiě)入RXB或RXFIFO中，RXFIFO最多可以緩存64字節(jié)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可被CPU讀取，EML負(fù)責(zé)傳遞層中調(diào)制器的錯(cuò)誤管制，它接收BSP的出錯(cuò)報(bào)告，促使DSP和IML進(jìn)行錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。

3.2 USBN9603型USB接口電路 USBN9603的引腳排列如圖2所示，它是標(biāo)準(zhǔn)的USB接口電路，符合USB1.0和USB1.1協(xié)議。USBN9603集成了3.3V的穩(wěn)定電源、串行接口引擎SIE、多個(gè)USB端點(diǎn)緩沖FIFO、1個(gè)8位并行微處理器接口和1個(gè)時(shí)鐘源。
USBN9603的性能如下：
低電流，低功能，外接24M赫茲晶體振蕩器。
增強(qiáng)型的DMA機(jī)制支持?jǐn)?shù)據(jù)快速自動(dòng)傳輸；
集成了64B的雙向FIFO存儲(chǔ)器；
外處理器接口模式可由軟件控制；
支持24M赫茲晶體振蕩器和內(nèi)部48M赫茲時(shí)鐘產(chǎn)生電路；
時(shí)鐘頻率可由軟件控制；
8位并行接口有兩種可選模式，包括