CN216121108U - 一种usb串口转can装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种USB串口转CAN装置，包括：USB连接器，USB连接器用于连接外部装置并传输USB信号和获得电源信号；USB转串口芯片，USB转串口芯片用于实现USB信号与串口信号的双向转换；单片机，单片机具有串口和CAN通信接口并用于实现串口信号与CAN信号的双向转换；时钟模块，时钟模块用于为单片机提供所需时钟信号；CAN收发器，CAN收发器用于连接外部CAN卡并传输CAN信号；SWD调试口，SWD调试口用于连接外部ARM仿真器并用于对单片机进行调试；USB连接器与USB转串口芯片相连接，USB转串口芯片、时钟模块、CAN收发器、SWD调试口分别与单片机相连接。本实用新型具有成本低、易操作、信号传输稳定等特点。
Description
技术领域
本实用新型属于智能硬件板级通信接口转换技术领域，具体涉及一种基于单片机的USB串口转CAN装置。
背景技术
随着单片机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，单片机的通信功能显得越来越重要。单片机与单片机之间，单片机与计算机之间时，信息的交互通常采用异步串行通信（UART）方式，因其传输线少，长距离传输时成本低，且不需要时钟信号等优点，广泛应用于嵌入式通信领域。CAN总线具有数据通信实时性强、传输速率快，距离远，抗干扰能力强等诸多优点，在智能硬件，工业控制、汽车电子网络等领域，CAN总线通信应用非常广泛，在传统的嵌入式开发过程中，工程师不免遇到CAN通信缺少CAN接口、需要CAN数据传输时的实时监测情况，最简单的方案就是采用USB串口转CAN通讯，借助PC端串口调试工具、CAN分析调试软件，从而实现二者相互通信和监测，而传统的USB串口转CAN的通信方案不论在数据传输稳定性、系统成本、PC到通信板的可操作性等方面都具有一定的局限和提升空间，因此，对于嵌入式开发领域来讲，操作便捷、数据传输稳定的基于单片机的USB串口到CAN的转换模块则是一个很好的选择。
要实现USB到CAN接口的转换，目前的传统方案一是采用USB转TTL，然后TTL再转CAN，即采用两个不同的模块互联实现USB串口到CAN的数据传输功能，但由于不是集成在一个模块，而且如果传输线较长，其传输稳定性会有一定缺陷。传统方案二则是直接通过单片机内部集成的USB和UART口，进行与CAN收发器的通信，但因其普遍选取的带有USB接口的单片机成本较高，而且模块往往需要具有3.3V，5V等多个电源模块，也使得成本较高。
由此可见，传统的USB串口到CAN通信方案在可操作性、成本、稳定性方面存在缺陷。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种操作简单、成本较低、数据传输稳定，在传输速率要求不高的情况下，可实现USB口到CAN相互通信的USB串口转CAN装置。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种USB串口转CAN装置，包括：
USB连接器，所述USB连接器用于连接外部装置并传输USB信号和获得电源信号；
USB转串口芯片，所述USB转串口芯片用于实现所述USB信号与串口信号的双向转换；
单片机，所述单片机具有串口和CAN通信接口并用于实现所述串口信号与CAN信号的双向转换；
时钟模块，所述时钟模块用于为所述单片机提供所需时钟信号；
CAN收发器，所述CAN收发器用于连接外部CAN卡并传输CAN信号；
所述USB连接器与所述USB转串口芯片相连接，所述USB转串口芯片、所述时钟模块、所述CAN收发器分别与所述单片机相连接。
所述USB串口转CAN装置还包括：
SWD调试口，所述SWD调试口用于连接外部ARM仿真器并用于对所述单片机进行调试，所述SWD调试口与所述单片机相连接。
所述单片机采用基于ARM内核的32位CPU。
所述USB转串口芯片包括用于指示其发送状态和接收状态的LED。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型成本低、工作范围广、易操作、更直观、信号传输稳定。
附图说明
附图1为本实用新型的USB串口转CAN装置的硬件系统框图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
实施例一：如附图1所示，一种USB串口转CAN装置，主要包括USB连接器、USB转串口芯片、单片机、时钟模块、CAN收发器。
USB连接器用于连接外部装置（例如PC）并传输USB信号和获得电源信号提供给整个装置。USB转串口芯片分别与USB转串口芯片、单片机相连接，用于实现USB信号与串口信号的双向转换。单片机具有串口和CAN通信接口，用于实现串口信号与CAN信号的双向转换。时钟模块与单片机相连接，用于为单片机提供所需时钟信号。CAN收发器与单片机相连接，用于连接外部CAN卡并传输CAN信号。
上述USB串口转CAN装置还包括SWD调试口。SWD调试口用于连接外部ARM仿真器，还与单片机相连接，用于对单片机进行调试
上述方案中，单片机采用了飞思卡尔Kinetis EA系列KEAZ64，KEAZ64是一款基于ARM内核的低功耗的32位车轨级MCU，并提供可扩展、稳定可靠的高性能解决方案，成本较低，非常适合智能硬件领域的应用。USB转串口芯片采用FTDI公司稳定性绝佳、通信功能丰富的FT232，该芯片不但可以进行USB 到 RS485，RS232，RS422之间的通信，也可以同MCU之间进行数据传输，USB转串口芯片包括用于指示其发送状态和接收状态的LED，此外，它还是真正的跨平台的解决方案，有适合各种操作系统的版本。CAN收发器的芯片采用了恩智浦公司的TJA1057。
硬件系统工作原理是：单片机通过UART_TX、UART_RX引脚与USB转串口芯片相互收发数据，实现USB转串口芯片到MCU之间的通信。同时，USB转串口芯片的CBUS0、CBUS1分别连接TXLED，RXLED，以LED状态分别表示串口发送和接收。CAN收发器通过CAN_TX、CAN_RX连接单片机CAN通信接口，实现MCU与CAN的数据传输。单片机所需的时钟由外部8M的时钟芯片产生，而PC则通过USB连接器为整个装置提供5V电源，并通过USBDM、USBDP实现PC到USB转串口芯片之间的数据传输。最后，单片机中通过特定的串口转CAN的双向通信驱动程序，通过SWD调试口烧写，以此来实现UART转CAN的双向数据通信过程，并可通过PC端串口调试助手和CAN调试软件实时监测二者之间的数据传输。
与传统USB转CAN方案相比，该实用新型在系统成本、PC端的易操作性以及信号传输稳定性等方面有了显著的提升，对现有技术进行改进，主要表现在：直接在一个模块上开辟可直连PC的USB连接器，通过USB转串口芯片和CAN收发器以及单片机控制，实现USB串口到CAN的双向通信的目的，而且USB转串口芯片选择了FTDI公司稳定性绝佳的FT232，与传统需要两个模块互联的方案相比，其数据传输稳定性有了显著的提升，而且设计方案中巧妙的采用PC端USB为整个系统提供5V电源，省去传统方案中3.3V，5V电源电路模块，降低了成本。由于开辟了USB连接器，使得装置与PC端非常易于操作，装置只需连接PC的USB即可实现USB串口到CAN的双向数据通信，并可通过PC端CAN调试软件和串口调试工具，实时监测二者之间的数据传输状态。
整个装置设计中主要解决了以往USB串口到CAN的数据通信稳定性缺陷、系统成本相对较高、与PC端连接的易操作性较差的技术问题，真正实现了易于操作、成本较低、二次开发简单、稳定性良好的串口到CAN的双向通信和PC端的实时监测，作为一款操作简单的辅助开发装置，其在嵌入式开发应用中具有很高的实用价值，为工程师提供了极大的便利。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种USB串口转CAN装置，其特征在于：所述USB串口转CAN装置包括：
USB连接器，所述USB连接器用于连接外部装置并传输USB信号和获得电源信号；
USB转串口芯片，所述USB转串口芯片用于实现所述USB信号与串口信号的双向转换；
单片机，所述单片机具有串口和CAN通信接口并用于实现所述串口信号与CAN信号的双向转换；
时钟模块，所述时钟模块用于为所述单片机提供所需时钟信号；
CAN收发器，所述CAN收发器用于连接外部CAN卡并传输CAN信号；
所述USB连接器与所述USB转串口芯片相连接，所述USB转串口芯片、所述时钟模块、所述CAN收发器分别与所述单片机相连接。
2.根据权利要求1所述的一种USB串口转CAN装置，其特征在于：所述USB串口转CAN装置还包括：
SWD调试口，所述SWD调试口用于连接外部ARM仿真器并用于对所述单片机进行调试，所述SWD调试口与所述单片机相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种USB串口转CAN装置，其特征在于：所述单片机采用基于ARM内核的32位CPU。
4.根据权利要求1或2所述的一种USB串口转CAN装置，其特征在于：所述USB转串口芯片包括用于指示其发送状态和接收状态的LED。
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