基于USB接口的CAN总线网络监控系统设计

摘要

CAN总线通信网络自上世纪八十年代由德国Bosch公司开发出来以后，经过二十几年的迅速发展，以其独特的设计和极高的可靠性，在汽车应用领域中占据了主导地位。然而，CAN总线标准协议只规范了数据链路层和物理层，没有具体制定应用层，造成了各大汽车制造厂商使用的应用层协议各不相同，导致了检测CAN总线网络中数据的工作不易展开，从而无法很好地对网络进行监控。 本课题就是在此背景下，设计开发了CAN总线网络通用的监控系统。该系统采集并分析CAN总线上节点所发送的信息，监视节点的工作状况，同时发送指令至总线，控制节点运作。为实现该测试监控系统，本文作了以下工作： （1）在深入研究CAN总线协议的基础上，给出了CAN总线网络监控系统的系统结构，详细阐述了系统软、硬件设计与开发过程。 （2）与上位机通信采用USB通信方式，利用内部集成CAN控制器的MC9S12DJ64和符合USB2.0规范的CY7C68013A，设计了USB-CAN转换器硬件电路，包括CAN接口电路模块、USB接口电路模块和AD采样模块。 （3）结合专用开发环境给出了CAN通信和USB设备端通信的固件开发流程和程序结构，设计了专门针对系统的USB设备驱动程序。 （4）在上位机开发了可视化监控软件平台，利用PASSAT B5 CAN总线舒适系统实验平台，对系统进行测试和功能验证。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

声明

1.绪论

1.1课题的应用背景

1.2汽车总线技术的发展

1.2.1 CAN现场总线的发展

1.2.2USB总线的发展

1.3课题任务及研究内容

2.总体设计方案

2.1系统功能需求

2.2系统总体方案设计

2.3硬件设计方案

2.4软件设计平台选择

2.5本章小结

3.CAN总线原理分析

3.1 CAN总线性能特点

3.1.1 CAN的分层结构

3.1.2 CAN总线的物理层

3.2 CAN总线技术规范

3.2.1 CAN总线的相关概念

3.2.2 CAN总线报文传输

3.2.3 CAN总线帧类型

3.3本章小结

4.USB总线原理分析

4.1 USB系统简介

4.2 USB包和事物处理

4.3 USB数据传输

4.4本章小结

5.系统的硬件设计

5.1 CAN接口

5.1.1 CAN接口主要芯片选择与介绍

5.1.2 CAN接口模块原理图设计

5.2 USB接口

5.2.1USB接口主要芯片选择与介绍

5.2.2USB接口模块原理图设计

5.3 AD采样接口

5.3.1 AD接口主要芯片选择与介绍

5.3.2 AD接口模块原理图设计

5.4其他部分

5.4.1电平转换模块

5.4.2电源模块

5.4.3电源隔离模块

5.5本章小结

6.系统的软件设计

6.1系统通信

6.1.1系统CAN模块通信体系结构

6.1.2系统USB模块通信体系结构

6.2 CAN固件程序编写

6.3USB固件程序编写

6.3.1USB固件程序

6.3.2USB设备描述符表

6.4 USB设备驱动程序模块

6.4.1USB设备驱动

6.4.2 USB设备的INF文件

6.5本章小结

7.系统的整体调试

7.1 CAN-BUS舒适系统实验台

7.2可视化监控平台

7.3舒适系统实验台数据采集及分析

7.4本章小结

8.总结与展望

致谢

参考文献

附录