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CAN总线是现代广泛应用于汽车电子、自动化设备等工业场合进行数据通信的一种串行网络通信技术。如今，工业领域CAN网络的开发越来越复杂，因此对开发工具提出了更高的要求，计算机辅助成为CAN总线开发的一种常用手段。传统的具有RS232、PCI接口的CAN开发工具在资源、速度、实时性、便捷性等方面都有所不足。所以在工业CAN总线领域，设计一种具有传输速率快、可热拔插、携带方便、性能稳定等特点的CAN总线开发工具具有重要意义。USB总线是一项即插即用、支持热拔插和易扩展的高速串行通信技术，通常用在计算机和外部设备之间的通信。具有USB接口的CAN总线开发工具能够弥补上述传统工具的缺点，提高开发工具的性能。而现有高校、科研机构、企业对于CAN网络分析仪的研究未能解决高等级防护、便于二次开发等问题。所以，本文基于USB接口设计了一款有网络分析、协议解析、节点模拟等功能的高等级防护、便于二次开发的CAN网络分析仪。本文基于USB接口的CAN网络分析仪主要由USB-CAN适配器和PC端上位机两部分组成。USB-CAN适配器的设计主要包含硬件和固件程序两部分任务。硬件电路由核心控制器（STM32F105RBT6）电路、USB接口及其ESD保护（USBLC6）电路、CAN接口（ADM3054）及多重协同总线保护电路、电源（LM1117）电路四部分组成。固件程序部分由CAN总线驱动程序、USB总线驱动程序和实时数据处理算法三部分组成。CAN网络分析仪PC端上位机部分的研究从总体软件架构设计出发，分别进行了Windows驱动程序设计和主机程序设计。在Windows驱动程序设计中，先使用DriverStudio建立驱动程序框架，然后在Visual C++6.0下添加自定义请求。主机程序是在Visual C++6.0平台上进行的，包括了界面设计和应用层程序设计。在结束了CAN网络分析仪的设计任务之后，本文在点对点通信模型中对CAN网络分析仪的基本功能进行了测试；在自建的CAN网络建模中对CAN网络分析仪的主要功能进行了测试。CAN网络建模是利用Vector公司的CANoe平台建立的，经过需求分析、数据库设计、面板设计、CAPL模型设计等步骤，搭建了一个虚拟纯电动汽车精简CAN网络模型，并仿真测试通过。最后，通过Vector公司的VN8900系列设备、虚拟CAN网络模型、CAN网络分析仪三者的结合，对报文接收、接收滤波、数据保存、模拟网络节点等功能项目进行了硬件在环测试。通过测试，充分验证了本文设计的CAN网络分析仪支持USB2.0全速接口，能够进行CAN2.0A、CAN2.0B协议与USB协议之间的转换，支持数据帧、远程帧等类型的CAN报文双向传输。支持CAN网络工作波特率可在5Kbps~1Mbps之间有级可选，具有全部接收和屏蔽接收滤波功能，具有自收发测试功能，支持数据保存为TXT或XLS格式，支持单帧发送、多帧发送、ID递增发送、数据递增发送等。以上测试中涵盖了CAN总线开发中的所有功能需求。本文的有三大特色：第一，多重协同保护解决了高等级总线防护问题，抗干扰性能强，适用于恶劣环境；第二，丰富的二次开发接口函数，使开发者更灵活开发用户自定义上位机；第三，采用了先进的硬件在环测试方法，节省了硬件成本，缩短了测试系统构建时间。