基于FPGA的CAN總線系統(tǒng)設(shè)計與車載應(yīng)用研究.pdf

1、控制器局域網(wǎng)(CAN)總線已經(jīng)被認(rèn)可為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一,其應(yīng)用范圍也從最初的汽車領(lǐng)域擴展到了包括機械工業(yè)、交通工具和環(huán)境控制等多個領(lǐng)域。伴隨著 CAN總線的高速發(fā)展,用戶也隨之提出了更多更高的要求。這無疑在給 CAN總線帶來發(fā)展機遇的同時,也對其提出了巨大的挑戰(zhàn)。在這種新形勢下,CAN總線原有的設(shè)計方案和技術(shù)已經(jīng)成為了其發(fā)展的瓶頸。
　　可編程片上系統(tǒng)(SOPC)是一種新型的系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計的開發(fā)技術(shù),是電路系統(tǒng)發(fā)展的

2、一個重要方向。它在集成度、設(shè)計靈活性及可移植性等方面上的優(yōu)越性無疑可以給CAN總線系統(tǒng)設(shè)計帶來新的動力,使其能夠快速地適應(yīng)當(dāng)前新形勢下的挑戰(zhàn)。本文在CAN總線系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用了SOPC技術(shù),研究了一種基于FPGA的CAN總線系統(tǒng)設(shè)計,主要工作成果如下:
　　(1)依據(jù)CAN總線協(xié)議規(guī)范和CAN控制器SJA1000芯片的功能原理,詳細(xì)敘述了基于Verilog HDL語言的SJA1000 IP核的設(shè)計思路及過程,該IP核模塊可以實現(xiàn)SJ

3、A1000芯片的基本功能。最終通過Quartus II和ModelSim軟件的仿真測試,驗證了該IP核模塊設(shè)計的正確性。
　　(2)按照HAL下驅(qū)動程序開發(fā)的方法和流程,以Altera提供的UART設(shè)備驅(qū)動程序為模板,為SJA1000設(shè)備開發(fā)了基于HAL下的驅(qū)動程序,從而使得Nios II處理器可以對其正常訪問。運用SOPC Builder組件編輯器將SJA1000 IP核模塊的元件描述文件和驅(qū)動文件封裝成了一個SOPC Buil

4、der組件,這樣不僅使得IP核模塊調(diào)用起來更加簡便,還可以提供給其他用戶使用。
　　(3)以現(xiàn)有的實驗設(shè)備和開發(fā)工具為基礎(chǔ),在Altera Cyclone EP1C6Q240芯片上搭建出一種基于Nios II處理器的CAN總線SOPC系統(tǒng),這樣就使得CAN總線系統(tǒng)具有小型化、集成化和功能可方便擴展等優(yōu)點。為了能夠驗證整個系統(tǒng)的功能,組建了一個以Polo車CAN-BUS試驗臺為基礎(chǔ)的簡單CAN總線網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行硬件電路測試。經(jīng)過實驗驗證