基于ARM7处理器LPC2119的USB-CAN转换器设计_图文

基于ARM7处理器LPC21 19的USB—CAN转换器设计

高敏
(江苏省南通商贸高等职业学校应用电子系,江苏南通226007)

摘 要:叙述一种使用ARM7处理器实现USB接口与CAN总线的方案,通过其可以在PC实现对CAN总线上设备的

监控。系统的主控制器为NXP公司的ARM处理器I。PC2119,内部集成两路独立的CAN控制器。USB接口采用沁恒电子

的CH375。描述了USB-CAN通信接口工作的基本原理及CAN总线与USB之间的硬件接口电路。同时,分析了固件编程

及使用通用I/0模拟并口读写时序方法。

关键词:CAN总线;USB;LPC2119;CH375

中图分类号:TN919-34

文献标识码:A

文章编号:1004—373X(20lO)22-0142-03

Design of USB—CAN Converter Based on LPC2 1 1 9 of ARM7 Processor
GA0 Min (Department of Applied Electronics,Jiangsu Nantong Commercial Vocational College,Nantong 226007,China)
Abstract:A scheme of using ARM7 processor tO realize the USB interface and CAN bus iS introduced。which can monitor the de- vices of CAN bus On PC.The system's main controller is ARM processor LPC2119 produced by NXP,which integrated two inde— pendent CAN controllers.USB interface circuit adopts QinHeng Electronics CH375.The basic principles about the USBCAN com· munication interface and t11e hardware interface circuit between CAN and USB are described.At the same time,the method of the firmware programming and the use of generabpurpose I/0 port tO simulate parallel read/write timing are analyzed,
Keywords:CAN BUS;USB;LPC21 19;CH375

0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,例如汽车电子、工业控制、智能大厦、安防监控、环境 控制等。目前CAN总线是国际上应用最广泛的现场总 线之一[1。2]。通用串行总线(universal serial bus,USB)作 为一种协议规范,是以Intel为首的7家计算机及通信产 业厂商公司于1994年11月共同提出,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L3]。
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
收穑日期:2010—05—23 142
万方数据

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I:1,包括2个16C550工业标准UART、 高速12C接口(400 kHz)和2个SPI接口,46个GPl0 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[4]。
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SJAl000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,IS011898—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STM809t引。

图1 LPC2119外围电路

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USKHOST主机

的连接电路。DC—DC电源模块采用B0505LS-2W,电 路在图4中所示睁8‘。

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¨J。

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VCCl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LPC2119与CAN驱动器82C250

图2 CH375的接口电路

143

万方数据

1.4 系统电源设计 整个电路的电源由USB供电,由于LPC2119的
10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。
圈3 CAN驱动器82C250的连接电路
三一f

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:

,#define D7一DO

(uint32)(OxFF<<O)

/*P2.0--P2.’*} #define CH375一CS

(uint32)(1《24)

/*P1.24为CH375 CS*/ #define CH375一A0

(uint32)(1《16)

{*P1.16炎CH375 A0*| #define CH375一WR

(uint32)(1《19)

h P1.19炎CH375 WR★|

#define CH375一RD

(uint32)(1《21)



*P1.21为CH375 RD*/

#define CH375一RST

(uint32)(1《23)



*P1.23为CH375 RD*/

#define CH375一INT(uint32)(1《16)

|*P0.16炎CH375 INT*|

程序在使用通用I/0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 CH375一PORT-INIT();向CH375写命令 void xWriteCH375Cmd(uint8 mCmd);向CH375写数 据void xWriteCH375Data(uint8 mData);从CH375读 数据uint8 xReadCH375Data(void)等4个基本 函数…引。

r,, 220

一飘醍-;- GC2 图4 DC-DC隔离电源
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弘Vision3 IDE,弘Vision3 IDE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
1 44
万方数据

图5 PCB布局及外形

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USB-

CAN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。

(下转第147页)

责对其长期训练效果做出客观评价。对于指定想定模 块的训练由系统本身设定的正确答案对训练人员进行 评分,对于新的想定模块的训练由网上的专家进行 评判。
3数据库设计
数据库在一个系统中占有非常重要的地位,数据库 结构设计的好坏将直接对应用系统的效率以及实现的 效果产生影响。合理的数据库结构设计可以提高数据 存储的效率,保证数据的完整和一致。同时合理的数据 库结构也将有利于程序的实现[9]。本系统采用sQL Server 2005作为后台数据库管理系统。如何实现对数 据库的访问是系统设计的重中之重。本系统采用AD0 数据库访问技术,以实现对数据库的设置操作和实时访 问。由于在默认的情况下,VC++不支持ADO对象,所 以在通过ADO对象访问数据库时需要将ADO库文件 导入到工程中。导人代码为:#import”c:\Program Files\Common Files\System\ado\msadol5.dll”no—
namespace rename ( ” EOF”,” adoEOF”) rename(’’BOF…。adoBOF”)[103。
4结 语
在此从基于B/S结构的web技术研究出发,完成 了通信指挥训练系统的设计和实现。采用B/S模式避 免了客户端复杂的开发过程,提高了系统的整体开发效 率,系统的可维护性和可扩展性好。根据实际情况,采 用了基于GIS的开发平台,不仅满足了通信人员日常 的基本训练需求,还为处突、反恐、执行重大军事任务提

供了一个经验平台。 该设计采用了B/S模式代替传统的c/s模式,提
高了系统的整体性能和开发效率;在Visual C+十等编 程工具开发的应用程序中,以组件的形式直接将GIS 功能控件MapX嵌入其中,实现了地理信息系统的各 类功能。
参考文献
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[10]赵松涛.深入浅出SQL Server 2005系统管理与应用开发 [M].北京:电子工业出版社,2007.

作者简介:范柳青女,1984年出生,河北人,硕士。主要研究方向自动化工程。 范柳女,1981年出生,河北人,本科。

(上接第144页)
参考文献
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[5]周立功.ARM嵌入式系统基础教程[M].北京:北京航空航

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[9]Keil Company.LPC21 XX—INSIDERSGUIDE.ZIP[CP/ 0L].[2005—03—21]。http://www.keil.corn.
[10]南京沁恒电子有限公司.CH372评估板说明及相关例子程 序[CP/OI,].[2005—03一zi].http://www.weh.cn.

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万方数据

基于ARM7处理器LPC2119的USB-CAN转换器设计

作者: 作者单位: 刊名:
英文刊名: 年,卷(期):

高敏, GAO Min 江苏省南通商贸高等职业学校,应用电子系,江苏,南通,226007
现代电子技术 MODERN ELECTRONICS TECHNIQUE 2010,33(22)

参考文献(10条) 1.李英伟;王成儒;练秋生 USB2.0原理与工程开发 2007 2.李正军 现场总线与工业以太网及其应用系统设计 2006 3.饶运涛;邹继军;郑勇芸 现场总线CAN原理与应用技术 2003 4.南京沁恒电子有限公司 CH372评估板说明及相关例子程序 2005 5.Keil Company LPC21XX_INSIDERSGUIDE.ZIP 2005 6.Philips Semiconductors PCA82C250 CAN controller interface datasheet 2000 7.Toshiba Semiconductor 6N137 IRED & PHOTO IC 数据手册 1998 8.南京沁恒电子有限公司 CH375中文说明 2007 9.周立功 ARM嵌入式系统基础教程 2005 10.Philips Semiconductors LPC2119/2129/2194/2292/2294 user manual 2004

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