[发明专利]一种基于微处理器的USB－Flexray总线适配器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微处理器的USB-Flexray总线适配器。

背景技术

随着车上控制及通信系统的日趋复杂，尤其是“线控”(X-by-wire)系统的增加，现有 车载Flexray网络面临新的挑战。为满足“线控”系统要求的高速、高可靠性要求，BMW等 公司共同建立了Flexray总线标准。Flexray是一个为车载应用系统高层网络和“线控”系 统开发的通信标准。它可以在提高数据传输率的条件下，满足汽车安全要求的可靠性指标。 Flexray利用两条独立的物理线路进行通信，每条线路的数据速率为10Mbps。Flexray支持 TDMA访问方式，同时支持事件触发和时间触发机制，可以较好地满足下一代汽车通信系统的 要求，具有很好的应用前景。

USB是Universal Serial Bus——通用串行总线的简称，它是一种串行传输协议，自从 1995年Intel公司推出第一代USB协议开始，USB技术获得了迅猛发展，现在，USB接口已 经成为了计算机的标准接口。作为一种新型的串行总线技术，USB在数据采集系统等测试设 备的开发中具有得天独厚的优势，它具有最高480Mbps的传输速度，完全满足常用测试系统 需求，它的Plug and Play一热插拔和总线供电技术使得它可以很方便地连接测试对象。

现阶段，Flexray总线尚未获得大规模应用，支持Flexray协议的通信控制器和信号收 发器还比较少。用于研究Flexray网络的数据采集设备及相关产品也非常少。中国单片机公 共实验室推出了一种Flexray和Flexray网络分析、测试或伺服工具Flexray CCM，该设备 基于以太网接口与PC机连接，可以实现对Flexray网络的参数分析、跟踪、报文解释和物 理信号分析。该设备选用了以太网接口，导致设备接口设计相对USB接口比较复杂，使用和 设备功能升级也相对复杂。

发明内容

本发明的目的是解决Flexray网络设计研究中网络数据监控问题，通过Flexray通信控 制电路采集Flexray数据，通过USB通信控制电路传给PC机。

本发明以微处理器MC9S12XDP512为核心，集成了Flexray通信控制芯片MFR4200和USB 通信控制芯片ISP1581。MFR4200通过Flexray信号收发器与Flexray网络连接，从Flexray 网络采集数据，经微处理器解析处理后，存入微处理器缓存，USB通信控制接口将缓存中的 数据传送到PC机，实现FIexray总线实时监控功能。

本发明主要包括以下几个模块：

微处理器，其作用在于作为适配器核心控制器件，控制Flexray通信控制芯片采集 Flexray总线信号，自动检测USB主机连接，把数据送往USB主机；

Flexray通信控制电路，其作用在于完成Flexray信号的收发操作，提供微处理器与 Flexray总线的通信接口。

USB通信控制接口电路，包括通信控制芯片和USB接口电路。其作用在于通过USB接口 电路连接USB主机，在微处理器控制下通过USB通信控制芯片完成与PC机的通信。

外围电路，包括微处理器稳压电路，复位电路，时钟电路和工作指示电路。稳压电路由 滤波电路和电压转换芯片组成，其作用在于将汽车提供的12V直流电压转换成5V直流电压 提供给微处理器及其它电路。复位电路由复位芯片和按钮组成，其作用在于对微处理器提供 强制复位信号，并实现看门狗功能；时钟电路为有源晶振电路，为微处理器提供稳定的时钟 信号；工作指示电路包括发光二极管和限流电阻，其作用在于在微处理器的控制下闪烁，指 示执行器工作状态。

微处理器是适配器电路的核心控制器，稳压电路，时钟电路和复位电路是它的输入信号， 适配器状态指示电路是微处理器的输出信号。Flexray通信控制电路和USB通信控制接口电 路与微处理器进行信号交互，分别提供微处理器与Flexray总线和USB主机的连接。