[发明专利]基于USB-HID协议的CAN总线监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种针对CAN总线与USB总线之间的一个数据传输的系统。 

背景技术

CAN总线作为各个微控制器之间的通信接口，在汽车和工业中有着广泛的应用；在应用中一个重要的需求就是通过特定的硬件电路从CAN总线采集各个微控制器之间传递的信号，并传输到PC机，并在其上显示，从而实现对CAN总线通信过程中的监控。 

将从CAN总线采集到的信号传输到PC机，最常见的做法是使用USB总线，并在运行Windows操作系统的PC端，针对特定的设备编写USB设备驱动程序，设备驱动程序负责接收下位机的数据，并将其传输给PC端的应用程序。 

针对特定的设备编写USB设备驱动程序存在以下不足：1、设备驱动程序制作复杂，需要考虑到USB电源管理，枚举，数据通信等一系列问题；2、设备驱动程序调试困难；3、设备驱动程序的微小故障将导致操作系统崩溃；4、低版本的设备驱动程序无法兼容高版本的操作系统，不适合PC机的升级 

发明内容

本发明的目的，就是为了克服USB专用的设备驱动程序编制的缺陷，提供一种无需自行编写驱动程序的，基于USB-HID协议的CAN总线监控的解决方案和装置。 

本发明提供的具体技术方案如下： 

基于USB-HID协议的CAN总线监控系统，所述系统使用微控制器与至少两个CAN控制器连接，所属装置在任何一根CAN总线上监听到CAN报文或是错误帧后，将监听的数据读入本地内存，并将此内存中的数据发送到USB模块，USB模块通过USB线连接至PC机，在PC机采用HID设备类的方式打开USB设备，并通过应用程序调用HID设备类相关的读写API函数与下位机进行数据交互，从而实现CAN总线的监控，包括信号的显示和报文的收发等等。 

基于USB-HID协议的CAN总线监控系统，包括硬件电路，下位机程序和上位机程序。 

基于USB-HID协议的CAN总线监控系统中设计的硬件电路，由微控制器、至少两个CAN控制器、USB模块组成；微控制器与至少两个CAN控制器连接，所属装置在任何一根CAN总线上监听到CAN报文或是错误帧后，将监听的数据读入本地内存，并将此内存中的数据发送到USB模块。 

基于USB-HID协议的CAN总线监控系统中的USB模块通过USB线连接至PC机，在PC机采用HID设备类的方式打开USB设备，并通过应用程序调用HID设备类相关的读写API函数与下位机进行数据交互。 

本发明实施例中，在硬件的USB模块中以HID设备类的方式进行设备枚举，枚举成功后设备即可被PC机识别并自动在Windows端由HID设备驱动接管通信，只要打开上位机软件即可正常访问下位机，通信效率高，通信质量可靠，从而有效地提高了设备开发效率，同时此系统使得在任何安装有Windows并带有USB接口的电脑上均可使用此设备，而不需要对此设计任何驱动程序。 

附图说明

图1为本发明实施例中CAN总线监控总体架构图 

图2为本发明实施系统中下位机的流程图 

图3为本发明实施系统中上位机检测HID设备流程图 

图4为本发明实施系统中上位机的数据通信流程图 

图1中，微控制器（101），CAN控制器（102），CAN收发器（103），CAN总线CANH（104），CAN总线CANL（105），USB模块（106），USB HID驱动程序（107），上位机监控程序（108），PC机（109），下位机硬件电路（110），USB线（111） 

具体实施方式

在图1中，微控制器（101）连接至少两个CAN控制器（102），每个CAN控制器的TX引脚与RX引脚分别连接CAN收发器（103）的TX引脚和RX引脚，CAN收发器的CANH连接至CAN总线CANH（104），CAN收发器的CANL连接至CAN总线的CANL（105）。 

在图1中，PC机（109）内部包括Windows自带的HID设备驱动程序（107），监控程序（108）通过HID驱动程序连接至USB线（111），并连接至下位机硬件（110）的USB模块（106）。 

微控制器（101），内部集成CPU和内存，与一个或多个独立的CAN控制器相连；或是内部集成一个或多个CAN控制器；图1显示的是微控制器内部集成两个CAN控制器（102）的情形。