1. 引言

CAN以其優良的性能，廣泛應用在嵌入式系統中，PC機有豐富的軟件和強大的功能，在工業網絡中，將PC機設計成CAN網絡的一個節點，方便數據處理等。

CAN網絡與PC機的連接可通過以下幾種方式：1）CAN-RS232接口卡；2）CAN-PCI接口卡；3）CAN-USB接口卡。CAN-RS232接口卡速度太慢，且不支持熱插拔；CAN-PCI接口卡雖然速度快，但不支持熱插拔。而采用CAN-USB接口卡，不但速度快，而且支持熱插拔，并且可以從系統中直接汲取電流而不需要外部供電。

文中所設計的CAN-USB接口卡，均采用SJA1000和PIDUSBD12， SJA1000為并行總線接口，與現在許多無外部總線的MCU不適應，PIDUSBD12也為并行總線接口，且與MCU的軟件接口編寫復雜，本文中設計的CAN-USB接口卡，USB接口芯片選擇南京沁恒電子有限公司生產的CH375，該芯片支持全速設備接口USB V1.1，該公司提供了完善的USB驅動程序；并且該芯片內部集成了USB 接口SIE、數據緩沖區、被動并行接口、串行接口、命令解釋器、控制傳輸的協議處理器、通用的固件程序等，這樣，以CH375設計的USB設備，不需要詳細了解USB 通訊協議，開發編程非常方便。CAN協議芯片選擇MCP2510，該芯片采用SPI接口，連接方便，有3個發送緩沖區，2個接收緩沖區，寬工作電壓，低功耗。

2. 系統硬件設計

設計CAN-USB接口卡，硬件方面需要USB接口芯片、CAN協議芯片和微處理器。系統的硬件框圖見圖1。

微處理器選擇華邦公司的W78E516，該芯片與MCS-51系列單片機兼容，內部集成有64K的FLASH、看門狗、256字節輔助存儲器，還支持在系統可編程（ISP）。

CH375與MCU的連接提供了并行接口和串行接口，本文采用了并行接口，W78E516與CH375的接口電路如圖2所示。

由于CH375可輸出復位信號，微處理器可利用此復位信號，從而不需要其它專門復位電路。設計中還必須注意，CH375的晶振頻率必須為12MHz，筆者曾經接11.0592 MHz晶振時，系統不能正常工作，改為12MHz時，則可正常工作。

CAN協議芯片選擇MCP2510，總線驅動器采用PCA82C250。設計如圖3所示。如果要求CAN總線上各節點間電氣隔離，可在MCP2510與PCA82C250之間加高速光隔離（如6N137）進行電氣隔離。

3. 下位機程序設計

下位機程序的功能是，當接收到CAN報文，將此報文重新組成適合USB傳輸的數據包，并裝載到USB的發送緩沖區，而當從USB接收到數據包，則將此數據包重新組成適合CAN傳輸的幀。

下位機程序設計采用Keil C進行設計，由于MCP2510是SPI接口，而W78E516沒有SPI接口，故編寫了專門操作SPI接口的程序。

設計中，CAN報文采用了標準11位ID，并且根據CAN幀格式，在單片機內存中，定義CAN報文發送緩沖區和接收緩沖區。

雖然CH375的端點每次最大可傳輸64字節，但為了設計方便，我們設計成每次只傳輸11個字節，用如下的結構體表示。

struct struct_USB

{

unsigned char USB_cmd;

unsigned char Dat［10］;

};

USB_cmd中指示每次數據包的含義，以方便PC機與單片機傳遞信息。Dat［10］為將傳輸到CAN總線上的數據，或從CAN總線上接收到的數據。

圖4 程序流程圖

為防止通訊接收溢出，在設計中，為CAN和USB定義了比較大的數據緩沖區，啟用了W78E516芯片上的256字節輔助存儲器，Keil C編譯時配置存儲器模式為Compact模式，但在設計中需要注意的是：main（）函數的語句中，必須先用賦值語句對寄存器CHPENR和CHPCON進行配置，啟用W78E516芯片上的256字節輔助存儲器，然后，才能執行函數調用語句，否則程序雖在編譯時可通過，但運行時會出現錯誤。

4.上位機程序設計

上位機程序采用VB進行設計，由于沁恒公司為CH375提供了豐富的動態鏈接庫（API函數），在程序設計時，只需聲明和調用這些API函數，下面介紹編程注意事項。

在程序設計時，程序中調用CH375的第一個API函數應為CH375的設備開啟函數，Declare Function CH375OpenDevice Lib “CH375DLL.DLL” （ByVal iIndex As Long） As Long，該函數的功能是打開CH375設備。關閉應用程序時，需調用設備關閉函數，Declare Sub CH375CloseDevice Lib “CH375DLL.DLL” （ByVal iIndex As Long），該函數的功能是關閉CH375設備。對于PC機向單片機發送數據和接收來自單片機的數據，只需調用相關的API函數即可。

編寫完上位機程序，當CAN-USB接口卡通過USB連接線與PC機的USB接口相連之后，系統會檢測到新硬件，此時，安裝好驅動程序，就可以使用該設備。正常工作時，此卡中與CH375相連的LED亮。

5. 結論

采用CH375和MCP2510設計CAN-USB接口卡，給出了硬件電路圖和軟件流程圖，相對于其它用SJA1000和PIDUSBD12設計的類似產品，本CAN-USB接口卡的硬件接口簡潔，軟件不需要編寫USB固件程序，開發效率高，性能價格比高，在實際使用中，效果良好。另外，由于硬件上采用了獨立的CAN控制器和USB接口芯片，軟件采用C語言設計，所以移植到其它微處理器也比較方便。