基于LPC2119的USB-CAN转换器设计
引言
控制器局域网(controller area network，can)是20世纪80年代德国bosch公司为现代汽车应用而推出的一种多主机局部网，由于can总线具有可靠性高、功能完善、成本合理、实时性等优点，can总线早已不再局限于汽车行业，而被广泛应用于各个自动化控制系统中。目前can总线是国际上应用最广泛的现场总线之一。通用串行总线(universalserial bus，usb)作为一种协议规范，其除具有使用方便(即插即用)、功耗低、数据传输率高等优点外，还具有软硬件支持广泛、功耗低、硬件结构标准化和总线拓扑结构完备等特点。目前在以计算机为上位机的应用领域，都首选usb口作为计算机与外设的接口。
为了更好的将usb的通用性和can的专业性结合起来，通过计算机的usb接口接入can专业网络，实现系统控制的便利性和应用的高效性，本文讲述了一种基于arm7处理器实现usb接口与can总线的实例，通过其可以在pc实现对can总线上设备的监控。
1 硬件系统设计
1.1 处理器简介及其外围电路设计
主控制器选用nxp公司的arm7核处理器lpc2119。lpc2119是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位arm7tdmi-stm cpu，并带有128 kb嵌入的高速flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用 16位thumb模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小。实行流水线作业，提供embedded ice逻辑，支持片上断点和调试点，具有先进的软件开发和调试环境。lpc2119具有非常小的64脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、4路10位 adc、2路can、pwm通道、多个串行接口，包括2个16c550工业标准uart、高速i2c接口(400 khz)和2个spi接口，46个gpio以及多达9个外部中断，特别适用于汽车、工业控制应用以及医疗系统和容错维护总线。
lpc2119内部集成2个can控制器，每一个can控制器都与独立can控制器sja1000有着相似的寄存器结构。它的主要特性有：单个总线上的数据传输速率高达1 mb/s;32位寄存器和ram访问;兼容can2.0b，iso11898-1规范;全局验收滤波器可以识别所有的11位和29位标识符;验收滤波器为选择的标准标识符提供full can-style自动接收。图1所示为lpc2119外围电路，为保证可靠复位，采用外部复位电路stm809。
1.2 usb接口电路设计
usb接口采用沁恒电子的ch375。ch375是一个usb总线的通用接口芯片，支持usb-host主机方式和usb- device/slave设备方式。在本地端，ch375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/dsp/mcu/mpu等控制器的系统总线上。ch375提供了串行通信方式，通过串行输入、串行输出和中断输出与单片机/dsp/mcu/mpu等相连接。图2所示为ch375的接口电路。
1.3 can总线接口电路设计
can总线收发器采用82c250，并选用6n137作隔离，lpc2119的td和rd引脚不是直接与82c250的tx、rx引脚相连，而是通过高速光耦6n137与82c250相连，这样可增强can总线节点的抗干扰能力，从而实现总线各节点间电气隔离。高速光耦6n137用于保护 lpc2119内部can总线控制器，该光耦两侧采用5 v的dc-dc电源，可使器件的vcc与vcc1完全隔离，提高系统的抗干扰能力以及节点的稳定性和安全性。图3所示为lpc2 119与can驱动器82c250的连接电路。dc-dc电源模块采用b0505ls-2w，电路在图4中所示。
1.4 系统电源设计
整个电路的电源由usb供电，由于lpc2119的io电路电源要求为3.3 v，内核电路电源要求为1.8 v，在本应用中采用两片低压差线性温压器(ldo)1117为系统供电，如图4所示。
1.5 系统pcb设计
整个系统的pcb采用双面板方式设计，大小为100×120，布局及外形如图5所示。
2 固件设计
本系统软件设计时采用μvision3 ide，μvision3ide是一个窗口化的软件开发平台，它集成了功能强大的编辑器、工程管理器以及各种编译工具(包括c编译器、宏汇编器、链接/装载器和16进制文件转换器)，通过ulink仿真调试。程序框架采用传统的前后台方式。can控制器驱动程序包括4部分内容：can控制器的初始化、报文的接收、报文的发送和总线异常处理。由于lpc2119没有开发内部读写总线，本设计在对ch375操作时使用通用i/o模拟并口读写时序，其端口定义方式如下：
程序在使用通用i/o模拟并口读写时序对ch375的基本操作包括cpu端口初始化、向ch375写命令、向ch375写数据、从ch375读数据，其实现过程包含：初始化void ch375_port_init();向ch375写命令void xwritech375cmd(uint8 mcmd);向ch375写数据void xwrite ch375 data(uint8 mdata);从ch375读数据uint8 xreadch375data(void)等4个基本函数。
3 结语
本系统设计采用内置can控制器的lpc2119作为主控制器，ch375作为usb接口芯片，实现usbcan转换器，论述了 lpc2119的外围电路、can总线驱动电路以及lpc2119与ch375之间的接口连接，并在软件给出lpc2119使用通用i/o模拟并口读写时序的方法，对lpc2119，ch375及can总线的实际应用具有一定的参考价值。
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为了更好的将usb的通用性和can的专业性结合起来，通过计算机的usb接口接入can专业网络，实现系统控制的便利性和应用的高效性，本文讲述了一种基于arm7处理器实现usb接口与can总线的实例，通过其可以在pc实现对can总线上设备的监控。
1 硬件系统设计
1.1 处理器简介及其外围电路设计
主控制器选用nxp公司的arm7核处理器lpc2119。lpc2119是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位arm7tdmi-stm cpu，并带有128 kb嵌入的高速flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用 16位thumb模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小。实行流水线作业，提供embedded ice逻辑，支持片上断点和调试点，具有先进的软件开发和调试环境。lpc2119具有非常小的64脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、4路10位 adc、2路can、pwm通道、多个串行接口，包括2个16c550工业标准uart、高速i2c接口(400 khz)和2个spi接口，46个gpio以及多达9个外部中断，特别适用于汽车、工业控制应用以及医疗系统和容错维护总线。
lpc2119内部集成2个can控制器，每一个can控制器都与独立can控制器sja1000有着相似的寄存器结构。它的主要特性有：单个总线上的数据传输速率高达1 mb/s;32位寄存器和ram访问;兼容can2.0b，iso11898-1规范;全局验收滤波器可以识别所有的11位和29位标识符;验收滤波器为选择的标准标识符提供full can-style自动接收。图1所示为lpc2119外围电路，为保证可靠复位，采用外部复位电路stm809。
1.2 usb接口电路设计
usb接口采用沁恒电子的ch375。ch375是一个usb总线的通用接口芯片，支持usb-host主机方式和usb- device/slave设备方式。在本地端，ch375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/dsp/mcu/mpu等控制器的系统总线上。ch375提供了串行通信方式，通过串行输入、串行输出和中断输出与单片机/dsp/mcu/mpu等相连接。图2所示为ch375的接口电路。
1.3 can总线接口电路设计
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3 结语
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