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基于通用串行总线的CAN总线通用接口模块设计
一、引言
随着现代汽车的市场不断扩大，汽车系统的复杂性也在逐步增加。传统的汽车控制系统已经不能满足当前市场对汽车控制系统的要求。针对这种情况，控制系统更新换代，现在越来越多的汽车采用基于CAN总线的系统。因此，CAN总线已经成为现代汽车控制系统的核心。
本文将介绍基于通用串行总线的CAN总线通用接口模块的设计。
二、CAN总线概述
CAN（控制器局域网）是一种用于控制系统、传感器和执行器之间通信的总线标准。它是一种多主机、分时、广播和多接收器的总线体系结构。CAN总线的标准化使得CAN总线得到广泛的应用和推广。
CAN总线由两条双向通信线组成:CAN_H（高）、CAN_L（低），能够传输基于消息的信息。CAN总线有两个主要的标准:CAN2.0A和CAN2.0B，差别在于CAN帧中的标识符和帧格式。
三、基于通用串行总线的CAN总线接口模块设计
通用串行总线（USB）是一种极其常见的总线标准，它不仅可以与PC连接，还可以与其他外部设备连接，例如控制器等。
为了满足现代汽车控制系统对CAN总线的需求，本文设计了基于通用串行总线的CAN总线通用接口模块，以便更加灵活和便利地使用CAN控制系统。
CAN接口模块的主要部分包括MCU、CAN总线收发器和USB接口芯片。MCU主要负责处理CAN通信的收发和协议，CAN总线收发器负责将CAN信号转换为高电平和低电平信号，USB接口芯片负责将CAN接口模块与计算机连接。
1.MCU
我们选择了ATmega32作为MCU的控制芯片，因为它的处理能力强，系统实现起来相对简单。
MCU可以通过CanController实现一个高速，优化的CAN接口。具有以下功能：
（1）使用全双工模式实现两个32位数据对象的同时传输。
（2）提供外部完全配置的协议引擎，支持CAN2.0A和CAN2.0B协议。
（3）自动数据长度和Wakeup-Pattern的检测。
（4）一致性差错模式（CEM）和常规差错模式（BEP）。
（5）消息被接收时计算CRC校验和，以支持单个或每个消息的CRC检查，同时支持ACK槽。
（6）支持8位或16位CRC生成多项式，支持CAN2.0B协议中的递归CRC。
2.CAN总线收发器
我们选择了MAX3051作为CAN总线收发器，因为它的参数很好，价格也比较合理。
MAX3051是一个低成本、小封装、高集成度的CAN收发器，可抑制主机或节点中的远端故障（RTF）的反射，并可抑制振荡。MAX3051具有以下特点：
（1）符合ISO11898-2和ISO11898-5。
（2）具有控制引脚，可实现普通模式或高速模式（一次性配置）。
（3）具有电压放大器和互补接口电路，以提高传输性能。
（4）具有EMI/RFI抑制和远距离故障抑制（RTF）。
3.USB接口芯片
我们选择了FT245R作为USB接口芯片，因为它在成本、性能和易用性等方面都表现不错。
FT245R支持USB1.1和USB2.0标准，并且具有以下特点：
（1）双向数据流传输，支持高速和全速率。
（2）配置容易，仅适用于USB外设控制器上的32字节FIFO。
（3）使用外部晶体或片外时钟可提供更高的传输速率。
（4）内置EEPROM，可用于存储EEPROM。
4.整个系统设计
整个系统由MCU、CAN总线收发器和USB接口芯片三部分组成，如图1所示。MCU通过CAN总线收发器和CAN总线通信，通过USB接口芯片和计算机通信。
图1所示的模块设计中，MCU的控制芯片采用ATmega32；CAN总线收发器采用了MAX3051；USB接口芯片采用FT245R。这三个芯片的结合，形成了基于通用串行总线的CAN总线通用接口模块。
四、总结
基于通用串行总线的CAN总线通用接口模块是一种非常实用的设备，它可以方便地与现代计算机通信，实现对CAN总线通信的控制和操作。本文提出了基于通用串行总线的CAN总线通用接口模块的设计方案，并设计出了MCU、CAN总线收发器和USB接口芯片三部分。该设计方案的实现进一步提高了CAN总线通信的可靠性和灵活性，为我们的汽车控制系统带来了更大的价值。