USBCAN-IIFD
工业级USB-CAN转换器
用户手册
文档版本1.10（2020/04/30）修订历史
版本 日期 原因 V1.00 2020/01/10 创建文档 V1.10 2020/04/30 发布 目录
1.功能简介 4
1.1功能概述 4
1.2性能特点 4
1.3典型应用 5
2.设备安装 6
2.1设备尺寸 6
2.2接口定义及功能 6
2.3驱动及软件安装 7
3.设备使用 9
3.1与PC连接 9
3.2与CAN(FD)-bus连接 9
3.3CAN总线终端电阻 10
3.4系统状态指示灯 10
4.软件使用 12
4.1软件启动 12
4.2数据接收相关功能 13
4.3数据发送相关功能 17
5.二次开发 18
6.技术规格 20
7.常见问题 21
8.免责声明................................................................................................................24
附录CAN2.0B协议帧格式 25
销售与服务 27
1.功能简介
1.1功能概述
USBCAN-IIFD是集成2路CANFD接口的高性能型总线通讯接口卡。该型号CAN卡符合USB2.0总线高速规范，具有两条独立的CAN/CANFD通道，且信号间相互隔离。PC可以通过USB接口快速连接至CAN（FD）-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（FD）-bus网络领域中数据处理、数据采集的CAN（FD）-bus网络控制节点。
USBCAN-IIFD高性能CAN接口卡是CAN（FD）-bus产品开发、CAN（FD）-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-IIFD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-IIFD高性能CAN接口卡支持WindowsXP、7、8、10等32位/64位Windows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,有开发例程示范，方便用户进行应用程序开发。
USBCAN-IIFD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（FD）-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CANFD接口，使用插拔式端子接线方式；
支持CAN2.0A/B协议，符合ISO11898-1规范；
CAN通讯波特率在40Kbps~1Mbps之间任意可编程；
CANFD通讯波特率在1Mbps~5Mbps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（FD）-bus接口采用电气隔离，隔离模块绝缘电压：DC2500V；
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WindowsXP、7、8、10等Windows操作系统；
支持ECANTools测试软件；
支持二次开发；
工作温度范围：-40℃~+85℃。
1.3典型应用
CAN（FD）-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
2.1设备尺寸
设备外形尺寸：(长，含接线端子)103mm(宽)63mm(高)24mm，其示意图如图2.1所示。
图2.1USBCAN-IIFD外形尺寸
2.2接口定义及功能
USBCAN-IIFD接口卡集成1路USB接口、一路DC9-24V辅助电源接口及2路标准CAN（FD）-bus接口。CAN（FD）-bus接口由1个6Pin插拔式接线端子引出，可以用于连接2个CAN（FD）-bus网络或者CAN（FD）-bus接口的设备。
USBCAN-IIFD各接口位置及定义如图2.2、图2.3及表2.1、表2.2所示。
图2.2USB及辅助电源接口位置
引脚
（由左至右） 端口 名称 功能 1 DC9-24V DC9-24V USBCAN辅助供电，一般不需要接 2 USB USB USBCAN供电，与电脑连接 表2.1USB及辅助电源接口定义
图2.3CAN（FD）-bus接口位置
引脚
（由左至右） 端口 名称 功能 1 CAN1 L CAN1_L信号线（CAN低） 2 P 屏蔽 3 H CAN1_H信号线（CAN高） 4 CAN2 L CAN2_L信号线（CAN低） 5 G CAN-GND接地 6 H CAN2_H信号线（CAN高） 表2.2USBCAN-IIFD接口卡的CAN（FD）-bus信号分配
2.3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。
2.3.1驱动及软件安装
用户需手动安装驱动，请进入光盘中的“③驱动driver”文件夹，进行手动安装。
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-TechUSBCANFD-IDevice”，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。
2.3.2驱动及软件卸载
用户可以在电脑的设备管理器中找到设备驱动进行删除。用户可通过电脑的控制面板中的“添加/删除程序”中找到ECANTools软件对其进行卸载。
3.设备使用
3.1与PC连接
USBCAN-IIFD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。
3.1.1USB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-接口卡是USB端口连接的唯一设备时。
将PC与USBCAN-接口卡通过随机附带的USB电缆直接连接，由USB电缆向USBCAN-接口卡提供+5V电源此时，指示灯SYS点亮，表示。
.1.2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，或者连接多个USB终端设备，而导致USB端口不能够向USBCAN-接口卡提供足够电流的场合。
使用外部电源(DC+5V，mA)连接到USBCAN-接口卡的电源插座，此时指示灯亮；然后将PC与USBCAN-接口卡通过随机附带的USB电缆连接，USBCAN-接口卡即可正常工作。
USBCAN-IIFD接入CAN总线时只需将CAN_H连CAN_H，CAN_L连CAN_L即可建立通信。
CAN（FD）-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（FD）-bus总线的连接见图3.1所示。
图3.1CAN（FD）-bus网络的拓扑结构
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。
图3.2USBCAN-IIFD与其他CAN节点设备连接
注意：USBCAN-IIFD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-IIFD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-IIFD接口卡指示灯
USBCAN-IIFD接口卡上电后，四个指示灯同时点亮，之后PWR常亮，SYS慢闪但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 不亮 设备初始化未通过 闪烁 设备初始化通过 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-IIFD接口卡指示灯状态
4.软件使用
4.1软件启动
安装好Windows驱动后，连接CAN分析仪硬件，打开软件会有如下图所示设置界面。
①“选择设备类型”：需选择对应硬件的版本，USBCAB-FD
②“打开设备”按钮：点击该按钮，可调取USBCAN设备。若显示“USB设备打开错误！”请检查①中选择的设备是否正确，设备管理器中的驱动是否安装正确。
③设备显示窗口：该窗口可显示设备的硬件号及SN号码。
④通道选择界面：可在此处切换CAN通道的设置窗口。
⑤工作模式：可在此选择正常模式、只听模式和自发自收模式。正常使用时需要您选择默认的正常模式。
⑥波特率选择：您可在此处进行波特率的选择。波特率对于CAN总线的通信至关重要，通信前您需要确定目标设备或目标总线的波特率。
选中设备后，在下边可以设置一些具体的工作模式和波特率。如您购买的是双通道设备，可通过选项卡分别对CAN1、CAN2进行设置，设置波特率尤为重要，此处设置波特率不可以手动输入，需要通过下拉菜单选择，我公司产品支持如图所示标准波特率：
如您使用的是特殊波特率，请点击自定义按钮，此时需要您输入一个十六进制码，下表中列出了部分特殊波特率的值，如您需要其他波特率请联系我们，我们会帮您计算寄存器设置值。
⑦确定按钮：选择好波特率后，可以点击确定，之后进入软件。此时如果硬件正确启动，SYS指示灯会由常亮变为闪烁状态（连续闪烁2次）。连接成功后界面显示如下图：
4.2数据接收相关功能
设备参数设置好后，软件就进入工作状态，如果总线上有数据，这时接收数据窗口就会有数据显示。接收窗口如下图所示：
红框内CANFD选项，勾选之后为使能CANFD，帧类型会变成FD，取消勾选则不能接受CANFD数据，只能接受CAN2.0数据。BitRateSwitch选项，勾选之后为使能可变波特率。
4.2.1保存数据功能与实时保存功能
用户可将当前发送/接收列表中的全部数据保存到本地，保存格式详见下表：
文件类型 文件格式 编辑器 文本文件 .txt 记事本 二进制文件 .dat 记事本 批处理文件 .can 记事本 Excel文件 .csv WPSExcel 文本文件便于数据保存及后期分析，批处理文件可通过记事本软件进行修改后重新发送回总线。对于批处理文件格式的说明详见3.4.3。
点击工具条上的“实时保存”，设置实时保存的文本类型和文件名，便可开始数据实时保存功能（即设置保存节点A），再次点击（即设置保存节点B），系统会停止保存，并将从开始(A)到结束(B)的数据全部写入保存文件。
请注意，系统并不会实时写入数据。即在实时保存过程中，保存的文件中并不会有数据。
4.2.2暂停显示功能
可以点击暂停，即可将目前滚动中的数据窗口暂停，暂停时设备和软件依旧可以正常接收数据，只是数据窗口不会刷新，点击继续显示即可恢复滚动。
4.2.3显示模式
显示模式包括滚动模式和统计模式：
滚动显示是接收到的数据在接收列表中不停的向下滚动，当前窗口看到的是最新的数据；统计列表方式是按设置好的规则分类显示，如可设置同一ID的数据包显示统计在一起，后面有统计包数量。统计模式可方便工程师抓取总线上新产生的或有变化的数据。
4.2.4清除功能
可以清空接收/发送窗口中的数据，以及缓存区中的数据。
4.2.5滤波设置
接收滤波设置可设置滤波ID或ID段，如设置滤波，软件会只显示被设置的滤波ID（段），不在滤波范围内的ID将会被过滤掉。点击“编辑滤波”，弹出滤波设置窗口，可以设置滤波范围：
点击“添加滤波”即可开始编辑，输入想要过滤显示的ID或ID段后点击“保存设置”即可将滤波内容添加到的左侧。
左侧的滤波列表可添加多条数据，勾选相应的滤波段即可选择是否启用。本软件可同时启用多条滤波。请注意，您需要勾选“设置使能滤波”后方可使滤波生效。滤波文件可保存并通过“打开滤波文件”进行加载。
4.3数据发送相关功能
4.3.1普通模式发送数据功能
普通模式可以非常直观的编辑要发送的帧数据，可设置循环发送等特殊功能。
普通模式比较简单，编辑帧信息非常直观，请注意输入数据时每个字节之间需要输入空格，否则将弹出“数据格式错误！”。
4.3.2列表模式发送数据功能
点击列表模式之后，原位置将切换为普通模式。点击新建帧，可以编辑想要发送的数据帧。
编辑数据界面中可设置帧ID，帧类型，帧格式，帧长度等数据；在高级选项中，可以设置循环发送方式，可设置循环发送间隔时间，循环发送次数，可设置ID递增等方式。
当设置好后，可将CAN报文添加到发送队列中：这时用鼠标点击send左边的方框可控制发送还是停止；当发送结束后复选框自动回复，循环发送的数据包在“已发送帧数”中可以看到成功发送的数据包数量。
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：ECanFDVci.h、ECANFDVCI.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“ECANFDVCI动态库使用手册”。图6.1为常用结构体名称及函数库调用流程。
图6.1二次开发函数调用
6.技术规格
连接方式 PC端 USB接口，A类型 CAN端 OPEN6端子 接口特点 USB接口 USB2.0全速接口，兼容USB1.1 CAN接口 遵循ISO11898标准，支持CAN2.0A/B CAN 5Kbit/s~1Mbit/s 电气隔离 2500V，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 103mm64mm23mm（含接线端子） 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.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。
5.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。
6.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。
7.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。
8.如何处理应用中的错误？
错误主要分为函数调用错误和CAN（FD）-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（FD）-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。
9.打开关闭设备要注意哪些事项？
USBCAN-IIFD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-IIFD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。
10.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。
11.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%。
12.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WaitForSingleObject的dwMilliseconds参数(请参考Win32API说明)，它为Receive指定一个超时返回时间，单位为毫秒。
当Wait为0时函数调用时立即返回当前成功读取到的帧数，若接收缓冲为空则返回0。当Wait非0时，若函数调用时接收缓冲中已经有数据则马上返回成功读取的帧数，若这时接收缓冲为空，函数将等待一个指定的超时到达或接收到数据才返回成功接收的帧数。当Wait为0xFFFFFFFF时为无限等待直到有数据接收到，建议不要把Wait设得过大，无限等待更应该注意。
nFrames等于0时函数实际是一个通知消息返回，不要求读接收缓冲区，是一个特殊的技巧性用法。注意：若在主线程中调用Receive函数并且Wait非0则有可能引起应用程序暂时性的失去响应。若通过查询方式接收，一般应该把Wait设为0。
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关于免责声明的最终解释权归广成科技所有。
附录CAN2.0协议帧格式
CAN2.0A标准帧
CAN标准帧信息为11个字节，包括两部分：信息和数据部分。前3个字节为信息部分。
字节1为帧信息。第7位（FF）表示帧格式，在标准帧中，FF＝0；第6位（RTR）表示帧的类型，RTR=0表示为数据帧，RTR=1表示为远程帧；DLC表示在数据帧时实际的数据长度。
字节2、3为报文识别码，11位有效。
字节4～11为数据帧的实际数据，远程帧时无效。
CAN2.0B扩展帧
CAN扩展帧信息为13个字节，包括两部分，信息和数据部分。前5个字节为信息部分。
字节1为帧信息。第7位（FF）表示帧格式，在扩展帧中，FF＝1；第6位（RTR）表示帧的类型，RTR=0表示为数据帧，RTR=1表示为远程帧；DLC表示在数据帧时实际的数据长度。
字节2～5为报文识别码，其高29位有效。
字节6～13为数据帧的实际数据，远程帧无效。
沈阳广成科技有限公司 工业级USB接口CAN卡--USBCAN-II
产品数据手册ShenyangGuangchengTechnologyCO.LTD.
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