CN105589824A - 多种配置方式的usb/rs232-can转换调试器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于CAN总线技术领域，具体涉及一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，目的在于解决现有技术无法满足既能满足二次开发的需要、又能满足进行传统工业***升级、快速组建CAN总线监控网络需求的问题。其特征在于：包括CAN总线接口模块、USB接口模块、RS232接口模块和控制模块；其中，CAN总线接口模块一端与控制模块连接，USB接口模块的一端与控制模块连接，RS232接口模块的一端与控制模块连接。本发明实现了USB/RS232-CAN总线转换调试器配置方式的多样性，可根据实际需要编写相应的驱动程序，满足了使用者二次开发的需求。控制模块通过拨码开关等实现完整的硬件配置方案，实现了CAN总线监控网络的快速组建，也为老旧***升级节省了大量成本。
Description
技术领域
本发明属于CAN总线技术领域，具体涉及一种卡多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器。
背景技术
CAN总线作为一种现场控制总线具有结构简单、稳定性能高、抗干扰能力强、扩展性和开放性好以及成本低廉等有点，现在已经广泛在汽车领域、航天***、卫星产业和工业控制等领域使用。而通用串行总线(USB)是目前计算机外设连接所普遍使用的总线，其以传输速率高、连接简单、易于扩展、接口标准小巧且即插即用等优势，逐步发展成计算机与外设互联的标准方案。而且目前市面上USB—CAN总线的适配器也是随处可见。
但是，往往市场上现有的转换器是已经固化了的硬件和软件，留给使用者进行二次开发的接口很少。这样，当使用者想进行二次开发时，就没有一个合适的设备来满足要求。另外，基于CAN总线的成熟技术，CAN总线的使用已经相当广泛，当对老***进行智能化地升级改造时，对CAN总线的节点接口又提出了新的问题：昂贵的设备不可能全部被替换，但如果保留原有设备，无论是数字式仪表、传感器设备还是工业控制计算机，RS232是常用的串行接口，这些设备仪表并没有CAN总线接口，这样就使***升级改造遇到了瓶颈。目前，尚没有必要既能满足二次开发的需要、又能满足进行传统工业***升级、快速组建CAN总线监控网络需求的适配器。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术无法满足既能满足二次开发的需要、又能满足进行传统工业***升级、快速组建CAN总线监控网络需求的问题，提供一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器。
本发明是这样实现的：
一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，其特征在于：包括CAN总线接口模块、USB接口模块、RS232接口模块和控制模块；其中，CAN总线接口模块一端与控制模块连接，CAN总线接口模块接收来自控制模块的CAN总线数据，将CAN总线数据发送给与CAN总线接口模块另一端连接的装置；CAN总线接口模块还将接收到的CAN总线数据发送给控制模块；USB接口模块的一端与控制模块连接，USB接口模块用于上位机和该转换调试器的通信，USB接口模块接收来自控制模块的USB数据，并将USB数据发送给与USB接口模块的另一端相连接的装置；USB接口模块还将接收到的USB数据发送给控制模块；RS232接口模块的一端与控制模块连接，RS232接口模块接收来自控制模块的RS232数据，将RS232数据发送给与RS232接口模块另一端连接的装置；RS232接口模块还将接收到的RS232数据发送给控制模块；控制模块接收来自上述三个模块的数据，根据外部操作输入，对接收到的数据采用现有技术进行数据格式转换，然后将数据发送给CAN总线接口模块、USB接口模块或RS232接口模块。
如上所述的CAN总线接口模块包括第一隔离芯片、CAN总线驱动器和CAN总线接口；其中，第一隔离芯片的一端与控制模块连接，另一端与CAN总线驱动器的一端连接，实现电气隔离功能，第一隔离芯片接收来自CAN总线驱动器的CAN总线数据，将该CAN总线数据发送给控制模块，还将接收到的控制模块发送的CAN总线数据转发给CAN总线驱动器；CAN总线驱动器的另一端与CAN总线接口的一端连接，CAN总线驱动器将CAN总线接口传送的数据进行电平转换，然后将处理后的数据发送给第一隔离芯片，并将接收到的来自第一隔离芯片的CAN数据转发给CAN总线接口。
如上所述的CAN总线接口的另一端连接其他CAN总线设备，CAN总线接口接收其他CAN总线设备发送的CAN总线数据，并将该数据发送给CAN总线驱动器，还将接收到的来自CAN总线驱动器的CAN总线数据发送给连接的其他CAN总线设备；所述的第一隔离芯片采用ADuM1201实现，CAN总线驱动器采用TJA1040T实现，CAN总线接口采用常用的管脚间距为2.54mm的接插件实现。
如上所述的USB接口模块包括USB协议电路、第二隔离芯片和USB接口；其中，第二隔离芯片的一端与控制模块连接，另一端与USB协议电路的一端连接，第二隔离芯片用于实现电气隔离，第二隔离芯片接收来自USB协议电路的USB数据，将该USB数据发送给控制模块，还将接收到的控制模块发送的USB数据转发给USB协议电路；USB协议电路的另一端与USB接口的一端连接，该USB协议电路将待发送的数据进行格式化处理，然后将处理后的数据发送给第二隔离芯片，并将接收到的来自第二隔离芯片的CAN数据转发给USB接口。
如上所述的USB接口的另一端连接其他USB设备，USB接口接收其他USB设备发送的USB数据，并将该数据发送给USB协议电路，还将接收到的来自USB协议电路的USB数据发送给连接的其他USB设备；所述的USB协议电路通过CP2102和NUP2202实现，第二隔离芯片采用ADuM1201实现，USB接口采用标准的USB接插件实现。
如上所述的RS232接口模块包括RS232驱动电路、第三隔离芯片和RS232接口；其中，第三隔离芯片的一端与控制模块连接，另一端与RS232驱动电路的一端连接，第三隔离芯片用于实现电气隔离，接收来自RS232驱动电路的RS232数据，将该RS232数据发送给控制模块，还将接收到的控制模块发送的RS232数据转发给RS232驱动电路；RS232驱动电路的另一端与RS232接口的一端连接，RS232驱动电路将待发送的信息的电平格式进行转换，然后将处理后的数据发送给第三隔离芯片，并将接收到的来自第三隔离芯片的CAN数据转发给RS232接口。
如上所述的RS232接口的另一端连接其他RS232设备，接收其他RS232设备发送的RS232数据，并将该数据发送给RS232驱动电路，还将接收到的来自RS232驱动电路的RS232数据发送给连接的其他RS232设备；RS232驱动电路由MAX3232实现，第三隔离芯片采用ADuM1201实现，RS232接口采用通用的DB9接插件实现。
如上所述的控制模块包括拨码开关和单片机；其中，拨码开关的输出端与单片机连接，单片机还分别与CAN总线接口模块的第一隔离芯片、USB接口模块的第二隔离芯片、RS232接口模块中的第三隔离芯片连接。
如上所述的拨码开关采用8位的拨码开关，其中，第一位用于选择控制方式，当需要由上位机进行CAN总线参数的设置时，将此开关打到ON的状态；当CAN总线的参数需要由本地的拨码开关进行配置时，将此开关打到OFF的状态；第二位为转换接口的选择，当该位的拨码开关打到ON的状态时，该转换器实现的是CAN总线和USB总线的相互转换功能，反之，则实现的是CAN总线和RS232的相互转换功能；其余的6位为CAN总线配置位，当拨码开关的第一位为OFF状态时，通过该6位实现CAN总线参数的本地控制。
如上所述的单片机采用STM32系列单片机实现。
本发明的有益效果在于：
本发明采用CAN总线接口模块、USB接口模块、RS232接口模块和控制模块，实现了USB/RS232-CAN总线转换调试器配置方式的多样性，可根据实际需要编写相应的驱动程序，满足了使用者二次开发的需求。控制模块通过拨码开关等实现完整的硬件配置方案，实现了CAN总线监控网络的快速组建，同时也为老旧***的升级节省了大量的成本。
附图说明
附图1是本发明的一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器进行描述：
一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，包括CAN总线接口模块、USB接口模块、RS232接口模块和控制模块。其中，CAN总线接口模块一端与控制模块连接，它接收来自控制模块的CAN总线数据，将CAN总线数据发送给与CAN总线接口模块另一端连接的装置；它还将接收到的CAN总线数据发送给控制模块。USB接口模块的一端与控制模块连接，它用于上位机和该转换调试器的通信，它接收来自控制模块的USB数据，并将USB数据发送给与USB接口模块的另一端相连接的装置；它还将接收到的USB数据发送给控制模块。RS232接口模块的一端与控制模块连接，它接收来自控制模块的RS232数据，将RS232数据发送给与RS232接口模块另一端连接的装置；它还将接收到的RS232数据发送给控制模块。控制模块接收来自上述三个模块的数据，根据外部操作输入，对接收到的数据采用现有技术进行数据格式转换，然后将数据发送给CAN总线接口模块、USB接口模块或RS232接口模块。
在本实施例中，如图1所示，CAN总线接口模块包括第一隔离芯片、CAN总线驱动器和CAN总线接口。其中，第一隔离芯片的一端与控制模块连接，另一端与CAN总线驱动器的一端连接，实现电气隔离功能，防止由于CAN总线上的信号干扰损坏本地的单片机，它接收来自CAN总线驱动器的CAN总线数据，将该CAN总线数据发送给控制模块，还将接收到的控制模块发送的CAN总线数据转发给CAN总线驱动器。
CAN总线驱动器的另一端与CAN总线接口的一端连接，它将CAN总线接口传送的数据进行电平转换，将驱动器输出的电平信号转换为标准的CAN总线电平，然后将处理后的数据发送给第一隔离芯片，并将接收到的来自第一隔离芯片的CAN数据转发给CAN总线接口。CAN总线接口的另一端根据实际需要连接其他CAN总线设备，它接收其他CAN总线设备发送的CAN总线数据，并将该数据发送给CAN总线驱动器，还将接收到的来自CAN总线驱动器的CAN总线数据发送给连接的其他CAN总线设备。第一隔离芯片可采用ADuM1201实现，CAN总线驱动器可采用TJA1040T实现，CAN总线接口可采用常用的管脚间距为2.54mm的接插件实现。
USB接口模块包括USB协议电路、第二隔离芯片和USB接口。其中，第二隔离芯片的一端与控制模块连接，另一端与USB协议电路的一端连接，第二隔离芯片用于实现电气隔离，防止USB收发线上的异常扰动损坏本地的单片机，它接收来自USB协议电路的USB数据，将该USB数据发送给控制模块，还将接收到的控制模块发送的USB数据转发给USB协议电路。USB协议电路的另一端与USB接口的一端连接，该USB协议电路将待发送的数据进行格式化处理，将其变为符合标准的USB协议的数据帧的形式，然后将处理后的数据发送给第二隔离芯片，并将接收到的来自第二隔离芯片的CAN数据转发给USB接口。USB接口的另一端根据实际需要连接其他USB设备，它接收其他USB设备发送的USB数据，并将该数据发送给USB协议电路，还将接收到的来自USB协议电路的USB数据发送给连接的其他USB设备。USB协议电路可通过CP2102和NUP2202基于现有技术实现，第二隔离芯片采用ADuM1201实现，USB接口采用标准的USB接插件实现。USB接口模块既采用了现有的成熟的驱动程序，将该USB接口映射成上位机的RS232串口进行使用，也采用根据实际需要自行编写USB驱动程序，这样可以满足二次开发的需求。
RS232接口模块包括RS232驱动电路、第三隔离芯片和RS232接口。其中，第三隔离芯片的一端与控制模块连接，另一端与RS232驱动电路的一端连接，第三隔离芯片用于实现电气隔离，防止RS232收发线上的异常扰动损坏本地的单片机，它接收来自RS232驱动电路的RS232数据，将该RS232数据发送给控制模块，还将接收到的控制模块发送的RS232数据转发给RS232驱动电路。RS232驱动电路的另一端与RS232接口的一端连接，RS232驱动电路将待发送的信息的电平格式进行转换，转变成标准的RS232电平格式，然后将处理后的数据发送给第三隔离芯片，并将接收到的来自第三隔离芯片的CAN数据转发给RS232接口。RS232接口的另一端根据实际需要连接其他RS232设备，它接收其他RS232设备发送的RS232数据，并将该数据发送给RS232驱动电路，还将接收到的来自RS232驱动电路的RS232数据发送给连接的其他RS232设备。RS232驱动电路可由MAX3232实现，第三隔离芯片采用ADuM1201实现，RS232接口采用通用的DB9接插件实现。RS232接口模块连接有RS232接口的设备或仪表，可迅速组建基于CAN总线的工业检测网络，实现设备的远程检测与控制，也可以通过RS232口进行程序的二次开发。
控制模块包括拨码开关和单片机。其中，拨码开关的输出端与单片机连接，单片机还分别与CAN总线接口模块的第一隔离芯片、USB接口模块的第二隔离芯片、RS232接口模块中的第三隔离芯片连接。拨码开关采用8位的拨码开关，其中，第一位用于选择控制方式，当需要由上位机进行CAN总线参数的设置时，将此开关打到ON的状态；当CAN总线的参数需要由本地的拨码开关进行配置时，将此开关打到OFF的状态。第二位为转换接口的选择，当该位的拨码开关打到ON的状态时，该转换器实现的是CAN总线和USB总线的相互转换功能，反之，则实现的是CAN总线和RS232的相互转换功能。其余的6位为CAN总线配置位，当拨码开关的第一位为OFF状态时，可通过该6位实现CAN总线参数的本地控制，如波特率、帧格式等。单片机采用STM32系列单片机实现。
本发明采用CAN总线接口模块、USB接口模块、RS232接口模块和控制模块，实现了USB/RS232-CAN总线转换调试器配置方式的多样性，可根据实际需要编写相应的驱动程序，满足了使用者二次开发的需求。控制模块通过拨码开关等实现完整的硬件配置方案，实现了CAN总线监控网络的快速组建，同时也为老旧***的升级节省了大量的成本。
Claims (9)
1.一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，其特征在于：包括CAN总线接口模块、USB接口模块、RS232接口模块和控制模块；其中，CAN总线接口模块一端与控制模块连接，USB接口模块的一端与控制模块连接，RS232接口模块的一端与控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，其特征在于：所述的CAN总线接口模块包括第一隔离芯片、CAN总线驱动器和CAN总线接口；其中，第一隔离芯片的一端与控制模块连接，另一端与CAN总线驱动器的一端连接；CAN总线驱动器的另一端与CAN总线接口的一端连接。
3.根据权利要求2所述的一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，其特征在于：所述的CAN总线接口的另一端连接其他CAN总线设备；所述的第一隔离芯片采用ADuM1201实现，CAN总线驱动器采用TJA1040T实现，CAN总线接口采用常用的管脚间距为2.54mm的接插件实现。
4.根据权利要求1所述的一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，其特征在于：所述的USB接口模块包括USB协议电路、第二隔离芯片和USB接口；其中，第二隔离芯片的一端与控制模块连接，另一端与USB协议电路的一端连接；USB协议电路的另一端与USB接口的一端连接。
5.根据权利要求4所述的一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，其特征在于：所述的USB接口的另一端连接其他USB设备，所述的USB协议电路通过CP2102和NUP2202实现，第二隔离芯片采用ADuM1201实现，USB接口采用标准的USB接插件实现。
6.根据权利要求1所述的一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，其特征在于：所述的RS232接口模块包括RS232驱动电路、第三隔离芯片和RS232接口；其中，第三隔离芯片的一端与控制模块连接，另一端与RS232驱动电路的一端连接；RS232驱动电路的另一端与RS232接口的一端连接。
7.根据权利要求6所述的一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，其特征在于：所述的RS232接口的另一端连接其他RS232设备，RS232驱动电路由MAX3232实现，第三隔离芯片采用ADuM1201实现，RS232接口采用通用的DB9接插件实现。
8.根据权利要求1所述的一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，其特征在于：所述的控制模块包括拨码开关和单片机；其中，拨码开关的输出端与单片机连接，单片机还分别与CAN总线接口模块的第一隔离芯片、USB接口模块的第二隔离芯片、RS232接口模块中的第三隔离芯片连接。
9.根据权利要求8所述的一种多种配置方式的USB/RS232-CAN转换调试器，其特征在于：所述的单片机采用STM32系列单片机实现。
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