总线转换控制器设计

辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页USBUSBCANCANRS232RS232RS485RS485 总线转换控制器设计总线转换控制器设计摘 要随着计算机技术的发展，串行总线的应用越来越广泛，为了使各种总线的数据能相互识别，总线转换器应运而生。本设计介绍了 USBCANRS232RS485 总线转换控制器的设计。首先，对总线转换控制器的现状做了简单综述；然后对 4 种总线的做了简要的介绍；最后详细介绍了系统的总体设计、各模块的工作原理、硬件的实现、程序流程图及部分程序。本设计主要是实现 4 种总线数据格式之间的转换，它能自动检测转换数据的格式，然后初始化相应的转换模块，再转换数据格式。在硬件方面，选择了性价比高的 W77E532 单片机，CAN 总线控制器 SJA1000，USB 控制器CH375。在软件方面，采用了功能模块化，为以后的升级或者扩展做准备。这个总线转换控制器是为了满足工业需求而设计的，它具有低成本、低功耗、高可靠性等特点，具有广阔的前景。关键词：转换器；USB；CAN；RS232；RS485辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页USB-CAN-RS232-RS485 Bus converter controller designAbstractWith the development of computer technology，Application Serial Bus widespread，In order to make a variety of bus data can be of mutual recognition，Bus converters came into being。The design introduced the USB-CAN-RS232-RS485 converter bus controller design。First of all, the conversion of the bus controller of the status quo to do a simple overview；And then four kinds of bus made a brief introduction；Finally, detailed system design, the module principle, the realization of the hardware, procedures and some procedures flow chart。This design is the realization of four kinds of bus data format conversion between，It can automatically detect the data format conversion, and then initialize the corresponding conversion module, and then convert the data format。In terms of hardware, select a cost-effective single-chip W77E532 of, CAN bus controller SJA1000, USB controller CH375。On the software side, the use of a modular function, for future upgrade or expansion to prepare for。The bus converter controller is to meet the needs of the 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页design industry，It has low-cost, low power consumption, high reliability, etc., will have broad prospects。Keyword: Converter; USB; CAN; RS232; RS485摘 要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 本设计研究的背景及意义 .11.2 总线转换器的现状及前景 .11.3 本设计的主要工作 .22 USB、CAN、RS232/485 介绍.32.1 USB 简介.32.2 CAN 总线简介.52.3 RS485/RS232 简介.63 系统硬件设计 .93.1 硬件设计总体方案 .93.2 元件的选择及接口电路设计 .93.2.1 单片机的选择 .103.2.2 USB 控制芯片的选择及其电路设计.113.2.3 CAN 总线控制芯片的选择及其电路设计.133.2.4 RS232 电平转换芯片和 RS485 芯片的选择及其电路设计.153.2.5 指示电路设计 .173.3 电源的设计 .17辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页4 系统软件设计 .194.1 KEIL C 语言介绍.194.2 软件设计总体方案 .194.3 程序设计 .204.3.1 程序流程图 .204.3.2 USB 的中断服务程序.214.3.3 CAN 的中断服务程序.25结 论 .29致 谢 .30参考文献 .31辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页1 绪论1.1 本设计研究的背景及意义随着计算机技术的快速发展，USB 的使用已经非常普遍，USB 作为一种新的 PC 机互连协议，使外设到计算机的连接更加高效、便利。这种接口适合于多种设备，不仅具有快速、即插即用、支持热插拔的特点，还能同时连接多达 127 个设备，解决了如资源冲突、中断请求（IRQs）和直接数据通道（DMAs）等问题。而 RS232 是单个设备接入计算机时，常采用的一种接入方式，其硬件实现简单， 因此在传统的设备中有很多采用了这种通信方式。但是，RS232 有一些缺陷，就出现了一些新的接口标准，RS-485 就是其中之一。工业控制系统已成为计算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了巨大进步。由于对系统可靠性和灵活性的高要求，工业控制系统的发展主要表现为：控制面向多元化，系统面向分散化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散。 分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。这类系统是以微型机为核心，将 5C 技术，即COMPUTER（计算机技术） 、CONTROL （自动控制技术） 、COMMUNICATION（通信技术） 、CRT（显示技术）和 CHANGE（转换技术）紧密结合的产物。它在适应范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面，较之分散型仪表控制系统和集中型计算机控制系统都具有明显的优越性。 典型的分散式控制系统由现场设备、接口与计算设备以及通信设备组成。现场总线（FIELDBUS）能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页因而现场总线已成为工业数据总线领域中最为活跃的一个领域。现场总线的研究与应用已成为工业数据总线领域的热点。CAN 总线就是优秀的现场总线之一1。在许多场合，由于设备处理数据的形式不同，需要将不同的数据格式进行转换，所以各式各样的转换器出现了，但是市面上出现的很多转换器一般都只是两种数据格式之间的转换，在很多场合还是不能适应的，为此本文提供一种多种数据格式转换器的设计方法。1.2 总线转换器的现状及前景随着现场总线在工业控制中的应用，各种协议的总线层出不穷地出现了，为了使得不同协议之间的数据能相互识别，各种总线转换器出现了，各式各样的转换芯片也出现了。CAN232B 智能 CAN 总线转换器是中国国内出现的一款优秀的转换器，这个转换器带有 1 路 CAN 接口和一路 RS232 接口的智能型 CAN 总线转换器，可进行双向传送。采用该转换器，PC(或其他 RS232 设备)可以通过RS232 接口连接一个标准 CAN 网络，构建现场总线测试实验室、工业控制、智能楼宇、汽车电子等领域中数据处理、数据采集、数据通讯网络的 CAN核心控制单元。FTDI 型号推出了许多转换芯片，例如，FM232R 是实现 USB 到串行UART 接口的转换，也可转换到同步，异步 BIT-BANG 接口模式，提供各操作系统下的驱动；FT245R 是实现 USB 转并口的转换芯片。但是，现在所出现的转换器一般都是两种数据格式之间的转换，为了辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页适应数据格式较多场合，多种数据格式间转换的转换器将是未来的一个发展趋势。现场总线将会在工业中应用会越来越多，有很多场合需要这种转换设备，因此，多种数据格式转换器将会有很大的发展空间，一定会在将来的总线转换器中占据主导地位。这样就会