??? 微控制器P89C51RD2是Philips公司生產(chǎn)的增強型MCS-51兼容單片機，片內(nèi)集成64KB閃存和1KB擴展RAM,，雙數(shù)據(jù)指針,，4級中斷優(yōu)先級,7個中斷源，內(nèi)置看門狗,，可編程時鐘輸出,，在6時鐘模式下工作，速度是標準51單片機的兩倍,。此時外部最高頻率可達20MHz,。在高速、大程序容量,、中小規(guī)模數(shù)據(jù)處理場合是一款非常理想的單片機型,。
??? CAN總線接口使用Philips公司的獨立CAN總線控制器SJA1000，并由光耦6N136進行總線隔離,。SJA1000 是一種獨立控制器,，用于移動目標和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡控制，符合CAN2.0A和2.0B規(guī)范,，最高速率可達1Mbps,。CAN總線收發(fā)器采用PCA82C250,。
??? PDIUSBD12是Philips公司推出的全速USB接口器件，完全兼容USB1.1規(guī)范,。圖1中D+引腳信號電平通過器件SoftConnect命令內(nèi)部上拉,，從而向主機表示為一個全速設備。EOT引腳自動檢測USB接口的VBUS電壓以確定USB電纜是否連接到了主機,。SUSPEND是雙向引腳,，用以向微控制器指示器件是否掛起。當有USB總線事件發(fā)生時,引腳向微控制器發(fā)出中斷信號,。PDIUSBD12支持總線復用" title="復用">復用和非復用兩種并行接口模式,，以方便連接不同類型的微控制器。圖1中采用總線復用方式,，當用奇數(shù)地址訪問PDIUSBD12時被認為是命令,，偶數(shù)地址訪問則被認為是數(shù)據(jù)讀寫。
??? 各器件都需要外部時鐘信號,，而且它們自身也都有可編程的時鐘輸出功能,，這就給系統(tǒng)的時鐘設計帶來了便利。圖1中微控制器在6時鐘運行模式下,，外部為12MHz晶振,。P89C51RD2的P1.0引腳產(chǎn)生6MHz方波作為PDIUSBD12的輸入時鐘；通過PDIUSBD12的SetMode寄存器編程使CLKOUT輸出時鐘頻率為24MHz,，作為SJA1000的外部輸入時鐘,。
2 軟件設計
??? 軟件設計包括微控制器的固件設計和計算機端USB驅(qū)動程序設計兩部分。
2．1 微控制器固件編程
??? 固件編程是USB數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中終端設備程序設計的一個重要概念,。微控制器通過固件是程序與計算機進行數(shù)據(jù)交換,。固件設計的目的是：使PDIUSBD12在USB上達到最大的傳輸速率；增加系統(tǒng)的可擴展性和硬件無關性,。
??? 固件要實現(xiàn)的內(nèi)容：一是對SJA1000初始化,，接收CAN總線送來的數(shù)據(jù)，收集CAN網(wǎng)絡狀態(tài)信息,，并將主機的數(shù)據(jù)下發(fā)到CAN網(wǎng)絡,；二是對PDIUSBD12初始化，完成USB總線連接過程,，并組織CAN網(wǎng)絡和主機之間的數(shù)據(jù)傳送,。設計中采用KeilC51軟件編譯環(huán)境，C51和ASM混合編程方式,。
??? SJA1000和PDIUSBD12都有完善的中斷機制,，微控制器可以通過讀它們的中斷寄存器獲得總線事件。為了提高固件的運行效率，主程序?qū)ο到y(tǒng)進行初始化后開放中斷,，在中斷服務程序中對事件進行分析和必要的處理,，并設置相應的變量標志和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。主程序則循環(huán)查詢變量標志,，調(diào)用相應的子程序進行處理,。這種程序結構使得主程序能夠在前臺處理各種數(shù)據(jù)傳送任務，同時又可以通過中斷在后臺及時處理總線事件,。
2．1．1? CAN協(xié)議實現(xiàn)
??? SJA1000支持BasicCAN和PeliCAN兩種協(xié)議模式,。在適配器設計中采用了BasicCAN模式。中斷設為電平中斷方式,，SJA1000中斷服務程序框圖如圖2所示,。

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2．1．2? USB1.1協(xié)議實現(xiàn)
??? PDIUSBD12支持所有的四種USB數(shù)據(jù)傳輸方式。在適配器的設計中使用了控制傳輸,、中斷傳輸和批量傳輸,。控制傳輸只用來傳遞控制信息,，固定使用端點0,；中斷傳輸使用端點1，用來傳送CAN網(wǎng)絡狀態(tài)信息,；批量傳輸用來實現(xiàn)主機和CAN網(wǎng)絡節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳送,，使用端點2。圖3是PDIUSBD12中斷服務程序框圖,。

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2．2? 驅(qū)動程序設計
??? USB驅(qū)動程序?qū)儆赪DM（Windows driver module）類型,。WDM驅(qū)動程序是分層的，引入了FDO(Function Device Object)和PDO(Physical Device Object)兩個新類來描述硬件,，每一個物理硬件有一個PDO,，但是可以有多個FDO，在驅(qū)動程序中直接操作的是PDO和FDO,。系統(tǒng)通過全局唯一標識符GUID實現(xiàn)驅(qū)動程序的識別,。應用程序和WDM驅(qū)動程序通信時,，系統(tǒng)為每個用戶請求打包形成一個I/O請求包發(fā)送到驅(qū)動程序,。
??? 圖4是Windows中USB的通信層次結構模型。圖4系統(tǒng)軟件方塊中的底部是Windows系統(tǒng)提供的驅(qū)動程序,，包括主控制器驅(qū)動程序(OPENHCI.SYS或者UHCD.SYS),、HUB驅(qū)動程序(USBHUB.SYS)和一個類驅(qū)動程序(USBD.SYS)。

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