基于FPGA的CAN總線與以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中使用模擬信號(hào)來控制工業(yè)系統(tǒng)中的測點(diǎn)已經(jīng)不能滿足人們的需求。CAN總線比起其他現(xiàn)場總線具有控制簡單且通信速率高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而以太網(wǎng)具有應(yīng)用面廣，傳輸速率快等優(yōu)點(diǎn)。因此將CAN總線技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合運(yùn)用，是將以太網(wǎng)應(yīng)用到工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展潮流。
　　 本次課題在分析了CAN總線及以太網(wǎng)工作原理，互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的組成的基礎(chǔ)上提出了一種新型的，性價(jià)比較高的互聯(lián)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)方法。

2、利用具有高度可編程，可重構(gòu)性很強(qiáng)的FPGA作為本次網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的核心，通過對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于FPGA的CAN總線與以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的方案。
　　 本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作：
　　 (1)針對(duì)CAN總線與以太網(wǎng)兩者之間的協(xié)議類型和數(shù)據(jù)通信方式的區(qū)別，提出一種基于FPGA的CAN總線與以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)方案。此方案在實(shí)現(xiàn)兩者通信的基礎(chǔ)上，還具有可重構(gòu)性和靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)。
　　

3、 (2)根據(jù)系統(tǒng)功能需求及FPGA芯片的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)的原理框圖，包括：FPGA模塊、CAN模塊、以太網(wǎng)模塊、存儲(chǔ)器模塊以及調(diào)試模塊等。本次設(shè)計(jì)的核心芯片是xilinx的XC3S500E-4PQG208C，在此芯片的基礎(chǔ)上根據(jù)系統(tǒng)功能需求來完成硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)。
　　 (3)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用了微處理器IP核MicroBlaze做為CPU，嵌入式操作系統(tǒng)Xilkernel作為應(yīng)用軟件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上對(duì)TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行移植，