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随着集成电路和嵌入式系统在汽车工业的广泛应用,现代汽车上的电子控制器的数量越来越多,各个系统模块之间的连接和通信越来越复杂。CAN总线以其可靠性高、开放性好、通信速率高、扩展能力强等特点成为汽车内部网络通信的最主要的方式。汽车内的各个电子控制单元之间可以通过CAN总线相互交换信息和资源,同时具有CAN通信能力的外部设备也可以挂载到CAN总线上,通过CAN总线对车辆系统内部数据通信进行实时的数据采集和监控。CAN总线与PC机端的连接大都采用RS-232、RS-485等传统老式接口,这些接口具有连接繁琐、传输速率慢等缺点。而USB通用串行总线具有即插即用、体积小巧、传输速率高等诸多优点,且目前已经成为PC机的标准扩展接口。因此可以采用USB总线作为PC机与CAN总线通信的接口,PC机通过USB接口连接CAN总线,实现对CAN总线上的各个节点的信息数据采集和状态监视,这样极大的扩展了CAN总线的应用范围。本文在深入研究USB和CAN总线技术规范的基础上,将USB和CAN总线技术结合,充分发挥二者的优势,提出了基于USB-CAN总线的车辆监控数据采集系统的软硬件设计方案。在硬件设计部分,首先从芯片选型开始,然后分模块设计了微处理器外围电路、USB和CAN硬件接口电路。固件程序同样也采用模块化设计思想,根据系统的整体功能划分主监控程序、CAN软件部分和USB软件部分等。其中主程序采取中断加轮询的方式,采用这种方式处理大大提高了系统的响应速度和吞吐量。PC机端软件实现了一个USB设备驱动程序,为PC机与设备之间的通信提供底层保障,应用层软件为用户提供友好的人机界面,对从CAN总线上采集来的数据进行实时处理分析显示或者存储,同时也可以发送控制命令到CAN总线上对车辆系统进行相应的操作。系统经调试后运行稳定可靠,达到了最初的设计要求。本系统的硬件部分体积小巧,成本低廉,整个系统可靠性高,且扩展性好,可以应用到基于CAN总线的其他网络系统中,实现对其内部网络监控和数据采集。