一种USB总线与高速CAN总线的接口转换器制造技术

本实用新型专利技术涉及车载总线网络领域，具体涉及一种USB总线与高速CAN总线的接口转换器的设计。本实用新型专利技术采用模块化设计，主要包括：主控模块、高速CAN总线网络模块、USB接口模块以及电源模块。主控模块电路采用ST公司的STM32F103RBT6芯片及其外围电路组成，STM32F103RBT6拥有丰富的片上资源，高速CAN总线网络模块、USB接口模块分别与主控模块相连，通过主控模块可实现对各个模块的控制功能。具体为主控模块通过I/O端口与USB接口模块进行通信，主控模块通过片上资源的CAN接口与高速CAN总线网络模块通信。实现数据的相互通信。

【技术实现步骤摘要】
一种USB总线与高速CAN总线的接口转换器
本技术涉及车载总线网络领域，具体涉及一种USB总线与高速CAN总线的接口转换器的设计。
技术介绍
CAN总线网络技术由于其传输距离远、可靠性高、实时性强以及设计灵活等特点在车载网络通信的领域得到了广泛应用。通过CAN总线网络能完成各电控单元间的数据交互，实现数据共享，大大改进了整车模块化能力，并能灵活对汽车系统设计和配置，最终提高汽车的整体性能，如动力性、经济性和安全性等。近年来，随着技术的不断发展，USB总线技术由最初的1.1全速版本推广到2.0高速版本，在加上USB-OTG的技术，与PCI总线类似，具有快速、双向、即插即用且价格低廉的USB总线技术给用户的使用带来极大的方便，它满足了人们对总线易用性、扩展能力强和低成本的要求，已经逐渐成为PC最主要的外设接口之一。虽然上述两种总线的特点都比较突出，但二者在控制领域的应用仍有其自身局限性。随着车载总线技术的快速发展，标准CAN总线由于其低速率（1Mbps以下）而难以满足现代汽车实时控制和通信带宽的要求；并且CAN适配器与主机在传统接口上的连接十分繁琐和复杂，不利于CAN的应用扩展。而USB总线可连接的设备数较少，通信距离短，抗干扰能力弱等因素达不到工业应用的要求；同时USB通信协议复杂，为了实现即插即用的功能，在设备接入后有比较复杂的配置和通道建立的过程，无法使用简单的逻辑电路来实现。增加了开发者的难度。因此，如何将高速CAN总线与USB总线结合起来，充分利用二者的优点，使之在现场测控领域可以实现更强大而灵活的通信功能，成为车载网络中需要解决的问题。
技术实现思路
本技术针对上述问题，提供了一种USB总线和高速CAN总线网路的接口转换器，该转换器可实现高速CAN网络数据与USB数据之间的通信，实现PC机与高速CAN总线网络的互联。为达到上述功能，本技术采用模块化设计，如图1所示，其主要包括：主控模块、高速CAN总线网络模块、USB接口模块以及电源模块。高速CAN总线网络模块、USB接口模块分别与主控模块相连，通过主控模块可实现对各个模块的控制功能。所述的主控模块电路采用ST公司的STM32F103RBT6芯片及其外围电路组成，STM32F103RBT6拥有丰富的片上资源，通过I/O端口与USB接口模块进行通信，通过片上CAN接口与高速CAN总线网络模块通信。实现数据的相互通信。所述的高速CAN总线模块由STM32F103RBT6片内的CAN协议控制器和恩智浦半导体推出的高速CAN收发器TJA1052i芯片组成。TJA1052i集成了隔离器和高速CAN收发器于一体，不但简化了高、低电压之间的隔离设计工作、减小了电路板空间、降低了成本，而且提高了信号的性能、系统的稳定性。所述的USB接口模块采用Cypress公司的高速USB接口芯片CY7C68013A，该芯片内部主要包括高性能微处理器内核、USB2.0收发器、智能引擎(SIE)、增强8051内核、16K的RAM，4K的FIFO、I/O接口、数据总线、地址总线，I2C主控制器和通用可编程接口等。是目前高性能高速USB2.0的代表性接口芯片，该芯片通过I/O端口与主控芯片相连。相比于现有技术，首先，本技术采用模块化设计，方便程序的调试、修改、移植以及后续功能程序的拓展与开发；其次，本技术的主控模块采用STM32F103RBT6芯片，具有丰富的片上资源，主控模块可同时接USB接口模块以及高速CAN收发器模块，可以使模块之间连接变得简单方便，节约成本；同时使用STM32F103RBT6可以使系统性能更加稳定，可靠性更高。最后，本技术实现了CAN总线网络与USB总线的相互通讯，可充分利用二者的优点，广泛用于现场测控领域，实现更强大而灵活的通信功能。附图说明图1是本技术的功能框图。图2是本技术的主控模块。图3是本技术的高速CAN总线网络模块。图4是本技术的USB接口模块。图5是本技术的电源模块。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案、优点更加的清晰明了，下面结合附图对本技术的技术方案做进一步的详细描述。本技术采用模块化设计，如图1所示，其主要由主控模块、高速CAN总线网络模块、USB接口模块以及电源模块组成。其中，主控模块采用ST公司的STM32F103RBT6芯片，主控模块分别与高速CAN总线网络模块、USB接口模块相连，通过主控模块可实现对各个模块的控制功能，主控模块既可以使USB总线中的控制命令发送到高速CAN总线网络中，也能将高速CAN总线网络数据通过USB接口模块发送至上位机。具体为主控模块通过I/O端口与USB接口模块相连，主控模块通过CAN接口与高速CAN总线网络模块相连，实现二者数据的相互通信。电源模块为主控模块、USB接口模块及高速CAN总线模块供电。主控模块U1主要由STM32F103RBT6芯片及其外围电路组成：如图2所示，主要包括由BT1、D1、D2、Y1组成掉电保护电路，在系统掉电和低功耗模式下为实时时钟供电；S1、C1、R1组成的复位电路，当S1按键按下时实现CPU复位功能；R2、Y2、C2、C3组成的振荡电路，为CPU提供时钟；C4、C5、L1组成的滤波电路，对芯片内部A/D转换器的供电进行去耦合和滤波；U1的引脚18、19与C6相连接组成去耦电路，U1的引脚31、32与C7相连接组成去耦电路，U1的引脚47、48与C8相连接组成去耦电路，U1的引脚63、64与C9相连接组成去耦电路，主要是为去除电源噪声，提高CPU的抗干扰能力；R3、R4作为限流电阻，与发光二极管LED1和LED2组成电路用来指示串口数据收发，即有数据发送时LED1亮，有数据接收时LED2亮，否则都不亮。主控模块通过其片上资源的I/O端口与USB接口模块CY7C68013A相连，通过其片上CAN接口与高速CAN总线模块相连，实现USB总线与高速CAN总线网络的通信，具体为主控模块U1的引脚PA0~PA7分别与USB接口模块CY7C68013A的引脚PB0~PB7相连。主控模块U1通过引脚CAN_TX、CAN_RX分别与高速CAN总线网络模块的引脚TXD、RXD电气连接。高速CAN总线接口模块由CAN控制器及高速CAN收发器模块组成，其中CAN控制器采用主控模块片上资源的CAN控制器，高速CAN收发器模块U2选取恩智浦半导体推出的TJA1052i芯片，TJA1052i非常适用在需要高、低电压并存的CAN网络中，并且TJA1052i集成了隔离器和高速CAN收发器于一体，不但简化了高、低电压之间的隔离设计工作，降低了成本，而且提高了信号的性能、系统的稳定性。如图3所示，通过该模块可实现对CAN总线上数据的获取与传输，具体为该模块通过引脚TXD、RXD分别与主控模块的CAN_TX、CAN_RX引脚相连，该模块的引脚CANH、CANL间跨接一个120欧姆的终端电阻R5来提高电路的安全性及可靠性，即可接入高速CAN总线网络。USB接口模块U3采用Cypress公司的高速USB接口芯片CY7C68013A，该芯片内部主要包括高性能微处理器内核、USB2.0收发器、智能引擎(SIE)、增强8051内核、16K的RAM，4K的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种USB总线与CAN总线的接口转换器，其特征在于：采用模块化设计，包括：主控模块、高速CAN总线网络模块、USB接口模块以及电源模块；其中主控模块采用STM32F103RBT6芯片；高速CAN总线模块由STM32F103RBT6片内的CAN协议控制器和高速CAN收发器TJA1052i芯片组成，与主控模块相连实现对高速CAN网络的数据收发；USB接口模块采用高速USB接口芯片CY7C68013A，该芯片通过I/O与端口主控芯片相连，实现数据与上位机的交互。

【技术特征摘要】
1.一种USB总线与CAN总线的接口转换器，其特征在于：采用模块化设计，包括：主控模块、高速CAN总线网络模块、USB接口模块以及电源模块；其中主控模块采用STM32F103RBT6芯片；高速CAN总线模块由STM32F103RBT6片内的CAN协议控制器和高速CAN收发器TJA1052i芯片组成，与主控模块相连实现对高速CAN网络的数据收发；USB接口模块采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡黄水，杨兴旺，赵航，郑曼，侯阿临，王宏志，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22