USBCANIIPro用户手册.docx
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USBCANIIPro用户手册
USBCAN-IIPro
工业级USB-CAN转换器
用户手册
文档版本：
V4.01（2017/01/13）
修订历史
版本
日期
原因
V1.00
2013/06/16
创建文档
V2.01
2013/12/20
修正设备工作参数
V3.01
2015/04/22
添加部分参数
V3.50
2016/07/16
添加OBDII功能
V4.01
2017/01/13
添加CANopen功能
1.功能简介
1.1功能概述
USBCAN-IIPro是集成2路CAN接口的高性能型CAN-bus总线通讯接口卡。
该型号CAN卡可兼容USB2.0总线全速规范，采用USBCAN-IIPro高性能CAN接口卡，PC可以通过USB接口快速连接至CAN-bus网络，构成现场总线实验室、工业控制、智能小区、汽车电子网络等CAN-bus网络领域中数据处理、数据采集的CAN-bus网络控制节点。
USBCAN-IIPro高性能CAN接口卡是CAN-bus产品开发、CAN-bus数据分析的强大工具，同时具有体积小巧、即插即用等特点，也是便携式系统用户的最佳选择。
USBCAN-IIPro接口卡上自带USB接口，集成CAN接口电气隔离保护模块，使其避免由于瞬间过流/过压而对设备造成损坏，增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。
USBCAN-IIPro高性能CAN接口卡支持WindowsXP/Win7/Win8/Win10等32位/64位操作系统。
我公司为用户提供统一的应用程序编程接口和完整的应用示范代码，含VC、VB、.Net、Delphi、Labview和C++Builder等开发例程示范，方便用户进行应用程序开发。
USBCAN-IIPro接口卡可使用我公司自主开发的ECANTools通用测试软件，可执行CAN-bus报文的收发和监测等功能。
1.2性能特点
●PC接口符合USB2.0全速规范，兼容USB1.1及USB3.0；
●集成2路CAN-bus接口，使用插拔式端子接线方式；
●支持CAN2.0A和CAN2.0B帧格式，符合ISO/DIS11898规范；
●CAN-bus通讯波特率在5Kbps~1Mbps之间任意可编程；
●使用USB总线电源供电，或使用外接电源（DC+5V，130mA）；
●CAN-bus接口采用电气隔离，隔离模块绝缘电压：
DC3000V；
●最高接收数据流量：
14000fps；
●CAN端接收报文时间戳精度可达1us；
●支持WinXP、Win7、Win8、Win10等Windows操作系统；
●支持ECANTools测试软件；
●工作温度范围：
-40℃~+85℃；
●尺寸：
（长）103mm*（宽）64mm*（高）24mm。
1.3典型应用
●CAN-bus网络诊断与测试
●汽车电子应用
●电力通讯网络
●工业控制设备
●高速、大数据量通讯
2.设备安装
本章介绍了USB-CAN接口卡与电脑连接的方法及初次使用电脑连接USB-CAN接口卡时的注意事项。
2.1驱动及软件安装
驱动及软件安装之前，请用户确保自己登陆Windows的账户是管理员，或用户账户有安装驱动及软件的相关权限，否则可能导致安装失败。
确认Windows账户权限的方法：
控制面板-用户账户。
2.1.1驱动及软件安装
用户可以通过直接安装ECANTools软件的方式，完成驱动及软件的打包安装。
如需手动安装驱动，请进入光盘中的“驱动driver”文件夹，选择与系统对应（32/64位）的安装文件（DriverSetup.exe/DriverSetup64.exe）进行手动安装。
2.1.2驱动及软件卸载
用户可以通过运行上方DriverSetup.exe/DriverSetup64.exe后点击“卸载”按钮卸载安装好的设备驱动。
用户可通过“添加/删除程序”中找到ECANTools软件对其进行卸载。
2.2与PC连接
USBCAN-IIPro接口卡具有即插即用的特点，因此用户可以使用PC机的USB接口直接向USBCAN-IIPro接口卡供电；若USB供电不足，则需选用外部电源供电方式。
2.2.1USB总线供电模式
USB总线供电模式适合于大多数应用场合，例如，当USBCAN-IIPro接口卡是USB端口连接的唯一设备时。
将PC与USBCAN-IIPro接口卡通过随机附带的USB电缆直接连接，由USB电缆向USBCAN-IIPro接口卡提供+5V电源；此时，指示灯PWR、SYS点亮，表示设备工作正常且处于待连接状态。
2.2.2外部电源供电模式
外部电源供电模式适合于PC机使用了USB总线集线器（HUB），或者已经连接了多个USB终端设备，而导致USB端口不能够向USBCAN-IIPro接口卡提供足够电流的场合。
使用外部电源（DC+5V，130mA）连接到USBCAN-IIPro接口卡的DC5V电源插座，此时指示灯PWR、SYS点亮；然后将PC与USBCAN-IIPro接口卡通过随机附带的USB电缆连接，USBCAN-IIPro接口卡即可正常工作。
2.3CAN总线连接
USBCAN-IIPro接口卡集成2路CAN通道，由1个6Pin插拔式接线端子引出，可以用于连接2个CAN-bus网络或者CAN-bus接口的设备。
接线端子的引脚定义如表2.1所示。
引脚
端口
名称
功能
1
CAN1
L
CAN_L信号线（CAN低）
2
PE
屏蔽
3
H
CAN_H信号线（CAN高）
4
CAN2
L
CAN_L信号线（CAN低）
5
G
CAN地
6
H
CAN_H信号线（CAN高）
表2.1USBCAN-IIPro接口卡的CAN-bus信号分配
实际使用中，大多数情况仅需将CAN_H与总线CAN_H相连，CAN_L与总线CAN_L相连即可实现通信。
3.设备使用
3.1USB连接
USBCAN-IIPro接口卡的USB接口符合USB2.0全速协议规范，可以与具有USB1.1标准、USB2.0标准、USB3.0标准的PC机连接通讯。
USBCAN-IIPro接口卡与PC的连接方式有以下两种：
A.通过随机附带的USB电缆直接连接PC的USB接口，由PC的USB接口向USBCAN-IIPro接口卡提供+5V电源，采用总线供电模式。
B.USBCAN-IIPro接口卡通过外置的USB总线集线器连接到PC机；如果使用总线供电方式的USB集线器，必须保证电源达到5V，200mA电流。
驱动、软件正常安装后，将设备插入PC的USB接口，即可在PC设备管理器中发现新USBCAN设备，驱动名称:
“GC-TechUSBCANDevice”，如无黄色叹号或问号即表示设备驱动正常，USBCAN设备已与PC正常连接。
3.2CAN连接
USBCAN-IIPro接入CAN总线连接方式如2.3中介绍，将CAN_H连CAN_H，CAN_L连CAN_L即可建立通信。
CAN-bus网络采用直线拓扑结构，总线最远的2个终端需要安装120Ω的终端电阻；如果节点数目大于2，中间节点不需要安装120Ω的终端电阻。
对于分支连接，其长度不应超过3米。
CAN-bus总线的连接见图3.1所示。
图3.1CAN-bus网络的拓扑结构
注意：
CAN-bus电缆可以使用普通双绞线、屏蔽双绞线。
理论最大通信距离主要取决于总线波特率，最大总线长度和波特率关系详见表3.1。
若通讯距离超过1Km，应保证线的截面积大于Φ1.0mm2，具体规格应根据距离而定，常规是随距离的加长而适当加大。
波特率
总线长度
1Mbit/s
40m
500kbit/s
110m
250kbit/s
240m
125kbit/s
500m
50kbit/s
1.3km
20kbit/s
3.3km
10kbit/s
6.6km
5kbit/s
13km
表3.1波特率与最大总线长度参照表
3.3CAN总线终端电阻
为了增强CAN通讯的可靠性，消除CAN总线终端信号反射干扰，CAN总线网络最远的两个端点通常要加入终端匹配电阻，如图3.2所示。
终端匹配电阻的值由传输电缆的特性阻抗所决定。
例如双绞线的特性阻抗为120Ω，则总线上的两个端点也应集成120Ω终端电阻。
USBCAN-IIPro接口卡采用82C251收发器，如果网络上其他节点使用不同的收发器，则终端电阻须另外计算。
图3.2USBCAN-IIPro与其他CAN节点设备连接
注意：
USBCAN-IIPro内部已集成120Ω终端电阻，可通过拨码开关选择是否将电阻接入总线，拨码开关在6pin端子旁边，R1、R2分别对应为CAN1、CAN2的终端电阻，拨到ON的位置即可将电阻启用。
3.4系统状态指示灯
USBCAN-IIPro接口卡具有1个PWR指示灯、1个SYS指示灯、1个CAN1指示灯、1个CAN2指示灯来指示设备的运行状态。
这4个指示灯的具体指示功能见表3.2，这4个指示灯处于各种状态下时，CAN总线的状态如表3.3所示。
指示灯
颜色
指示状态
PWR
绿
电源指示
SYS
绿
系统指示
CAN1
绿
CAN1信号指示
CAN2
绿
CAN2信号指示
表3.2USBCAN-IIPro接口卡指示灯
USBCAN-IIPro接口卡上电后，四个指示灯同时点亮，之后PWR和SYS常亮，但CAN1和CAN2灯不亮，表明设备已经供电，系统完成初始化；否则，表示存在系统电源故障或其他故障，需联系我公司客服人员。
USB接口连接正常后，当PC端有上位机软件调用USBCAN设备时，USB信号指示灯SYS会闪烁。
此时，当CAN1或CAN2有数据收发时，对应的CAN1、CAN2指示灯会有闪烁。
若SYS闪烁但CAN1或CAN2指示灯不亮，说明CAN通道无数据，请检查接线、通信波特率、匹配电阻等是否正确。
指示灯
状态
指示状态
PWR
亮
电源供电正常
不亮
电源供电故障
SYS
常亮
设备初始化通过，待机状态
不亮
设备初始化未通过
闪烁
PC端有软件调用设备
CAN1、CAN2
不亮
CAN通道无数据传输
闪烁
对应CAN通道有数据传输
表3.3USBCAN-IIPro接口卡指示灯状态
4.ECANTools软件使用
ECANTools软件是我公司针对Windows平台开发的专用调试分析软件，使用该软件，用户可以直观，快速的进行CAN总线数据收发。
软件极易使用且扩展功能非常丰富，用户可以很快上手使用。
本章将对ECANTools主要功能做介绍。
4.1软件启动
1.如用户已安装ECANTools软件，可以通过双击桌面上的“Ecantools”图标打开软件。
2.选择对应的设备类型后，点击“打开设备”即可在设备列表中出现已经插入电脑USB接口的CAN设备。
3.选择工作模式。
软件提供3种工作模式可选：
正常模式、只听模式、自发自收模式。
正常模式适用于软件数据收发；只听模式适用于在不干扰总线的情况下监听总线，但不可发送数据，此时USBCAN设备不作为CAN总线节点，不发送应答和时钟信号；自发自收模式用于测试USBCAN设备的CAN通信是否正常。
4.选择波特率。
用户需要按实际接入的总线的波特率进行设置，如波特率与总线不匹配，则无法正常通信，甚至干扰总线。
如需自定义波特率，请与我公司联系。
当用户并不知道总线波特率时，也可使用自动识别波特率功能进行扫描。
4.2数据收发
接收和发送界面是ECANTools的主要功能，在此界面，用户可以直观的看到接收到的CAN报文，以及通过普通发送或列表发送的方式，向总线上发送数据。
除以上基本功能外，软件还具有发送文件功能。
文件发送分为普通文件发送及批处理文件发送。
普通文件发送可以向总线上的节点发送文件，用户可以基于此功能开发CAN总线程序烧录软件；批处理文件发送可以将用户保存的批处理文件（.can）按保存时的时序及数据重新发送回CAN总线，批处理文件保存详见4.5。
批处理文件发送应用举例：
4.3总线分析功能
ECANTools具有总线诊断功能，可以检测到总线错误帧以及总线仲裁丢失位，实现了比较全面的CAN总线分析。
CAN总线状态显示：
指示当前CAN总线状态包括：
总线正常、被动错误、主动错误、总线挂起。
CAN控制器内部FIFO溢出：
某一段时间内的总线报文过于密集，导致USBCAN来不及接收，发生报文丢失。
CAN控制器错误报警：
总线发生多次发送错误或接收错误，错误计数器超出报警阈值，并能显示错误计数值。
CAN控制器消极错误：
总线发生多次发送错误或接收错误，导致CAN控制器进入错误消极状态，并能显示错误计数值。
CAN控制器仲裁丢失：
本节点与其他设备在竞争总线时失败，待发报文将在下一次总线空闲时尝试发送，能捕捉到相应的错误位信息并显示出来。
CAN控制器总线错误：
总线发生一次发送错误或接收错误，错误计数器的值将累加，并能捕捉错误的位信息，比如ACK、CRC、位界定错误信息。
CAN数据缓冲区溢出：
由于一段时间未与PC交换数据，导致设备存储的报文数目超出硬件容量限制，新接收的报文将覆盖最早的报文。
4.4中继功能、脱机功能
CAN中继功能可将2条波特率相同或不同的CAN总线数据相互转发，用法类似于CAN中继器。
还可设置中继监控模式，通过电脑可以看到数据流向，比如CAN1收CAN2发，此功能可以用来测试两个节点的数据流向，清晰的看出哪些数据是哪个通道接收到的，便于进行通信协议破解等用途。
配置脱机模式时，用户可以用记事本（.txt）编辑指令，下载到CAN设备中，下载好的CAN设备通电后就可以根据记事本中的指令进行脱机工作，可进行脱机的指令有：
发送、延时、触发发送、接收修改后发送等常用功能，用户即使不会二次开发软件，也可轻松实现脱机自动控制。
上电就可以自动发送数据，此功能可用于生产线测试，破解协议后模拟协议数据等，用途非常广泛。
脱机模式应用举例：
10（开始等待时间）,1（模式1=CAN1收发2=CAN2收发3=CAN1收CAN2发4=CAN2收CAN1发）,40000000（触发ID，如果是40000000表示不触发）,0000（替换掩码000000xx,xxxxxxxx每位代表一个替换1变换，0不换。
按ID，长度，数据顺序，二进制）,0D223344（发送ID）,0（0=标准帧，1=标准远程帧,2=扩展帧，3=扩展远程帧）,8（长度）,0102030405060708,100（发送次数，0表示无限次）,500（间隔时间ms）
例如：
10,1,40000000,0000,144,0,8,0102030405060708,100,500
此条数据的功能是：
上电等待10ms，初始化CAN1通道收发数据，不设置触发，不替换ID和数据，发送ID144，标准帧，数据长度8位，发送数据0102.....08，发送次数100次，每次发送时间间隔500ms。
4.5其他功能
ECANTools软件扩展功能极为丰富，且都很方便易用，灵活运用这些扩展功能可以帮助用户方便快速的分析数据。
保存数据/实时保存：
可保存接收列表，保存格式有：
txt、can、excel、二进制。
暂停显示：
可暂停接收列表的滚动。
显示模式：
可选滚动模式和列表模式，列表模式可按规则将数据实时分类。
清除：
可清除当前接收列表中的数据。
滤波设置：
通过编辑滤波ID的方式，实现多段滤波。
高级屏蔽：
通过屏蔽ID的方式，不显示已屏蔽的ID。
显示错误帧：
可显示/隐藏总线上的错误帧。
OBDII插件：
可直观的解析部分汽车参数。
CANopen主站：
方便用户进行CANopen协议解析。
请注意：
ECANTools软件更多功能详述请查看“ECANTools软件使用说明”
5.二次开发
我公司为二次开发的用户提供标准的接口函数库，包括：
ECANVCI.h、ECANVCI.lib、ECANVCI.dll。
该接口函数库均为标准格式，用户可以在VC、VB、Labview等编程环境中，对这些接口函数声明调用，具体使用方法详见“ECAN动态库使用手册”。
图5.1为常用结构体名称及函数库调用流程。
图5.1二次开发函数调用
6.技术规格
连接方式
PC端
USB接口，A类型
CAN端
OPEN6插拔式端子
接口特点
USB接口
USB2.0全速接口，兼容USB1.1，USB3.0
CAN接口
遵循ISO11898标准，支持CAN2.0A/B
CAN波特率
5Kbit/s~1Mbit/s
电气隔离
3000V，DC-DC
CAN终端电阻
已集成，通过拨码开关选择是否启用
供电电源
供电电压
+5VDC（USB接口）
供电电流
最大130mA
环境试验
工作温度
-40℃~+85℃
工作湿度
15%~90%RH，无凝露
EMC测试
EN55024:
2011-09
EN55022:
2011-12
防护等级
IP20
基本信息
外形尺寸
103mm*64mm*24mm
重量
120g
7.常见问题
1.在ECANTools测试软件中，为何显示“打开设备错误”？
可能产生此类故障的原因是：
设备类型选择不正确或USBCAN设备驱动没有正常安装。
在PC的设备管理器中检查USBCAN设备属性，看看有没有“！
”或“？
”在USBCAN设备前面；若有，则检查硬件/软件冲突，并重新安装USBCAN设备驱动程序。
2.是否一定需要使用120Ω终端匹配电阻？
建议120Ω终端匹配电阻用于吸收端点反射，提供稳定的物理链路。
当进行单节点的自发自收测试时必须连接该120Ω的终端电阻构成回路，否则无法进行自发自收测试。
USBCAN高性能CAN接口卡内部已经连接有120Ω的终端电阻。
3.一台计算机能否安装多块USBCAN接口卡？
旧版的接口不支持多卡同时操作，但是目前的USBCAN接口卡，支持多达8个同一型号的USBCAN接口卡同时操作。
4.USBCAN-IIPro接口卡最高的数据转换率是多少？
USBCAN接口卡的单一CAN通道最高支持8000fps的CAN总线数据转换，这里提到的帧是指标准帧8个数据的数据帧，如果是小于8字节数据或者远程帧可能会更快。
另外，最高数据流量会受PC性能的限制。
5.为何CAN状态指示灯不亮？
因为USBCAN接口卡的所有操作是受PC机控制的，只有PC机发送了启动CAN通讯的命令后，CAN状态指示灯才会有意义。
6.为何调用接口函数时系统非法操作？
首先在使用接口函数时请认真阅读函数说明，保证输入参数合法，特别注意指针（地址）的传递，或参照提供的例子程序，倘若问题还是未能解决，可联系我们的技术支持。
7.USBCAN接口卡的通讯波特率如何设置？
设备提供了一组常用的波特率的设置值，若要使用其他的波特率，请联系广成科技客服进行计算。
需要注意：
USBCAN接口卡的CAN控制器使用24MHz时钟，用户自定义波特率时要根据该时钟频率进行计算。
8.系统进入待机或睡眠状态是否影响接收？
会有影响。
这时所有处理将停止，最大可能导致硬件接收缓冲溢出错误。
若有程序打开设备将尝试阻止系统进入待机或睡眠状态，从而保证系统正常工作。
使用USBCAN接口卡时，请禁止系统的待机和睡眠功能。
9.如何处理应用中的错误？
错误主要分为函数调用错误和CAN-bus通讯错误两种。
函数调用错误一般由参数错误引起，如：
设备号超出范围，类型号错误等，用Win32函数GetLastError返回的错误号是87，还有的是对未打开的设备进行操作，实际是对一个非法句柄操作，根据具体函数调用情况都有相应的Win32标准错误码提供，用户可以使用GetLastError进行错误分析，这部分除错工作一般应该在设计时完成。
对于CAN-bus通讯错误，一般由CAN网络引起，也可能因用户设置不当而引起，如：
波特率设置不一致、没有启动CAN控制器便调用发送函数等。
大部分错误已经在设备驱动中作了简单的处理，如果要进行更深层次的错误分析和处理，可以调用ReadCANStatus函数。
另外需要注意的是数据溢出中断错误，它的产生有两种可能：
（1）软件接收缓区冲溢出。
这说明应用程序无法及时处理接收到的数据，这时用户应该优化应用程序或更改通讯策略。
（2）硬件接收缓冲区溢出。
产生这种错误是由于接收端PC中断延迟太大而引起的。
只能通过提升计算机性能或协调其余节点适当降低发送速度来解决。
10.打开关闭设备要注意哪些事项？
USBCAN-IIPro接口卡提供2个CAN端口，用户能够在同一程序中操作不同的端口。
USBCAN-IIPro接口卡不允许共享方式打开设备，同一个设备不可被不同进程通过调用OpenDevice函数多次打开。
OpenDevice和CloseDevice函数一般在应用程序初始化和退出时只需要调用一次。
当关闭设备时若能当前端口不再使用，应该先调用ResetCAN函数使当前端口脱离CAN总线，设备驱动程序只会在最后一个设备句柄关闭时才自动调用ResetCAN退出CAN总线的连接。
11.如何使用中断方式操作通讯卡？
USBCAN接口卡不提供直接操作中断的接口，因为中断已经在驱动程序中处理了。
需要在应用程序中操作中断的多数原因是：
程序不知道数据何时能到达设备，需要得到一个接收消息的触发才能从缓冲读取数据。
解决这个问题的一般手段是使用多线程（或多任务）。
即启动一个新的线程，在线程中循环调用Receive函数来查询接收缓冲。
Receive内部已实现了阻塞机制，在缓冲里没有数据时会挂起调用线程，这时不会占用CPU的时间，应用程序仍然可以处理其他事务。
12.如何更好的使用Transmit发送函数？
USBCAN接口卡的驱动提供约128帧发送缓冲FIFO，每次Transmit调用最多发送约128帧数据。
发送设备的发送速度由当前计算机软硬件性能决定，一般连续发送速度在2000fps左右（标准数据帧11Bytes，1Mbps），若发送速度过快将有可能使远端接收设备数据溢出而失去响应，这样用户可在应用编程中适当添加延时以降低发送速度。
发送过程中每一帧都有超时限制，单帧发送时超时时间约2秒，一次发送多帧时最后一帧发送超时为2秒，其余为1秒。
发送超时一般由于CAN总线繁忙且当前节点优先级较低时发生，并不是函数调用或通讯错误，用户可以编程实现重发（一般中低速网络极少发生发送超时事件）。
因此，在系统设计时注意保证CAN总线占用不应该超过总线容量的60-70%。
13.如何更好的使用Receive函数？
设备驱动提供100000帧软件接收缓冲区，这为应用编程人员提供了充足的反应处理时间。
当软件接收缓冲数据溢出时设备驱动程序将调用ResetCAN复位CAN总线，同时置位CANstatus的数据溢出中断标志位，注意软件缓冲溢出和CAN控制器硬件缓冲溢出都是使用该标志位。
接收函数提供Wait参数适合用于多线程编程，函数内部封装一个阻塞函数，其参数Wait含义如同Win32的Wai
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