專利名稱：一種can總線通訊控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及CAN通訊領域，具體地指一種CAN總線通訊控制系統。
背景技術：
基于FPGA (Field-Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)平臺的CAN(ControIIer Area Network,控制器局域網)總線通訊控制器,主要功能是實現多路獨立的CAN總線通訊功能。目前CAN總線通訊通常采用D SP (digital signal processor)、ARM (Advanced RISC Machines)、單片機等配置了 CAN控制器的芯片作為主控制器,上述方式致使每個主控制器的CAN接口通道數量有限，如需實現多通道的CAN通訊，需增加主控芯片作為專用通訊控制器，這就造成了電路設計復雜、且電路的靈活性和拓展性差。

實用新型內容本實用新型的目的就是要提供一種能使CAN總線通信電路設計簡單、靈活性強、拓展性好的CAN總線通訊控制系統。為實現此目的，本實用新型所設計的一種CAN總線通訊控制系統，其特征在于:它包括FPGA、與FPGA連接的電源模塊、多個CAN總線通訊控制器，其中，每個CAN總線通訊控制器均連接有CAN收發(fā)模塊，FPGA包括初始化模塊、通信控制模塊、接收數據模塊、發(fā)送數據模塊和時鐘管理模塊，初始化模塊的信號輸出端連接通信控制模塊的信號輸入端，通信控制模塊的信號輸出端分別接入接收數據模塊和發(fā)送數據模塊，接收數據模塊和發(fā)送數據模塊通過數據和地址總線分別接入每個CAN總線通訊控制器，所述時鐘管理模塊通過時鐘總線分別接入每個CAN總線通訊控制器，所述通信控制模塊通過控制總線接入每個CAN總線通訊控制器，所述通信控制模塊還通過片選總線接入每個CAN總線通訊控制器，所述時鐘管理模塊包括由15個反相器構成的環(huán)形振蕩器。本實用新型采用FP GA作為主控制器，控制多路獨立的CAN總線接口電路的電路設計方法，實現多通道的CAN通訊。解決了現有多通道CAN通訊硬件電路設計繁瑣，拓展性差的問題。在FPGA內采用VerilogHDL硬件描述語言實現多路CAN總線通訊控制器通信接口控制，初始化模塊實現對總線的速率、驗收屏蔽碼、輸出引腳驅動方式、總線模式及時鐘分頻進行定義。通信控制模塊實現多通道控制、狀態(tài)查詢及轉換。接收數據模塊和發(fā)送數據模塊分別實現總線數據收發(fā)。錯誤處理模塊通過查詢CAN通訊控制器的狀態(tài)寄存器進行錯誤處理，如數據超載處理，發(fā)送錯誤處理，仲裁丟失捕捉等。上述設計能使CAN總線通信電路設計簡單，并提高靈活性和拓展性。

圖1為本實用新型的原理框圖。
具體實施方式
[0007]圖1中所示的一種CAN總線通訊控制系統，它包括FPGA、給FPGA供電的電源模塊、多個CAN總線通訊控制器，其中，每個CAN總線通訊控制器均連接有CAN收發(fā)模塊，FPGA包括初始化模塊、通信控制模塊、接收數據模塊、發(fā)送數據模塊和時鐘管理模塊，初始化模塊的信號輸出端連接通信控制模塊的信號輸入端，通信控制模塊的信號輸出端分別接入接收數據模塊和發(fā)送數據模塊，接收數據模塊和發(fā)送數據模塊通過數據和地址總線分別接入每個CAN總線通訊控制器，上述時鐘管理模塊通過時鐘總線分別接入每個CAN總線通訊控制器，通信控制模塊通過控制總線接入每個CAN總線通訊控制器，通信控制模塊還通過片選總線接入每個CAN總線通訊控制器。時鐘頻率設置為16MHz。上述技術方案中，它還包括晶振和FPGA配置電路，晶振的輸出端連接時鐘管理模塊，有源晶振作為FPGA外部時鐘輸入，FPGA內部時鐘管理模塊使用DCM的IP核進行時鐘管理，輸入為外部晶振模塊20MHz，通過DCM的倍分頻功能產生系統同步時鐘，并產生CAN總線通訊控制器的工作時鐘XTAL1，該時鐘可驅動多路CAN總線通訊控制器。系統同步時鐘和CAN總線通訊控制器芯片工作時鐘應保持同步，即同相位。FPGA配置電路連接FPGA，選用XC18V02作為FPGA的配置芯片。該芯片容量為2Mbit，可采用并行配置模式。上述技術方案中，FPGA還包括錯誤處理模塊，錯誤處理模塊的信號輸入端連接通信控制模塊的信號輸出端。上述技術方案中，每個CAN總線通訊控制器和對應的CAN收發(fā)模塊之間連接有光電隔離模塊，每個光電隔離模塊連接有光耦供電模塊，每個光電隔離模塊還連接電源模塊。所述光稱供電模塊給光電隔離模塊提供電壓VDD,電源模塊給光電隔離模塊提供電壓VCC。光電隔離模塊可以提高系統的瞬間抗干擾能力，保護總線，降低射頻干擾，實現熱防護。如果現場傳輸距離近，電 磁干擾小，可以不采用光電隔離，以使系統達到最大的通信速率。上述技術方案中，CAN收發(fā)模塊的高電平接口 ICANH和低電平接口 ICANL之間串聯有電阻Rl和電阻R2。由于通信信號傳輸到導線的端點時會發(fā)生反射，反射信號會干擾正常信號的傳輸，因而在總線兩端加的兩個60歐的電阻Rl和電阻R2起匹配總線阻抗的作用。上述技術方案中，每個CAN總線通訊控制器的MODE腳接高電平，并選擇Intel模式，每個CAN總線通訊控制器的TXl腳懸空，RXl腳接地。形成CAN協議所要求的電平邏輯。上述技術方案中，CAN總線通訊控制器的型號為SJA1000，CAN收發(fā)模塊型號為TJA1040。每個CAN總線通訊控制器的信號輸出端通過TXD接口與光電隔離模塊連接，每個CAN總線通訊控制器的信號輸入端通過RXD接口與光電隔離模塊連接。每個光電隔離模塊的信號輸出端通過TX接口與CAN收發(fā)模塊連接，每個光電隔離模塊的信號輸入端通過RX接口與CAN收發(fā)模塊連接。上述技術方案中，時鐘總線為XTAL1，控制總線為ALE、WR和RD，片選總線為CS。上述初始化模塊的作用是:配置時鐘分頻寄存器⑶R，輸出控制寄存器0CR，總線定時寄存器BTRO、BTR1，驗收代碼寄存器ACR，驗收屏蔽寄存器AMR，錯誤報警限制寄存器EWLR，實現對總線的速率、驗收屏蔽碼、輸出引腳驅動方式、總線模式、時鐘分頻、CPU錯誤報警門限進行定義。上述通信控制模塊的作用是:通過控制片選信號CS有效狀態(tài)從而實現多路控制，由于數據和地址總線及控制總線均為復用，因此需注意各路CAN總線通訊控制器的控制機制，在同一時刻只有一路CAN總線通訊控制器工作，即同一時刻只有一路片選信號CS為有效。對于單路CAN節(jié)點控制來說，在初始化結束后進入空閑等待狀態(tài)，由于采用查詢接收方式，隨即轉入查詢狀態(tài)寄存器SR的狀態(tài)。查詢接收緩沖器狀態(tài)位RBS為I時則轉到接收數據狀態(tài)；發(fā)送緩沖器狀態(tài)位TBS為I時則轉到發(fā)送數據狀態(tài)，如果檢測到出錯狀態(tài)位置I或數據溢出狀態(tài)置I則轉到錯誤處理模塊；如果RBS和TBS都置O，則返回空閑狀態(tài)。上述發(fā)送數據模塊的工作過程為:通信控制模塊將數據寫入發(fā)送緩沖區(qū)，然后對命令寄存器的發(fā)送請求TR標志位進行置位開始發(fā)送；上述接收數據模塊的工作過程為:CAN通訊控制器將從數據和地址總線上接收到的數據讀入接收緩沖器，通過其狀態(tài)寄存器接收狀態(tài)標志位來處理接收到的信息，接收完畢后清空接收緩沖器，等待下次接收。上述錯誤處理模塊的作用是:查詢各相關寄存器狀態(tài)，判斷狀態(tài)寄存器SR溢出狀態(tài)位DOS、出錯狀態(tài)位ES以及錯誤代碼捕捉寄存器(ECC) DIR位的狀態(tài)，進而采取相應錯誤處理措施。本實用新型使用VerilogHDL硬件描述語言進行模塊化設計，各模塊均采用同步狀態(tài)機實現，通過通信控制模塊的查詢及判斷結果在各狀態(tài)間轉移。本實用新型的FPGA軟件實現單路CAN控制占用650個CLBs，l個DCM，20個可配置10，占XC3S400芯片70%的邏輯資源，25%的DCM資源，8%的可配置IO資源。實現多路CAN控制需要在通信控制模塊中做相應的通道切換，具體實現占用的邏輯資源較少。本實用新型硬件電路中選用的芯片，可用具有相同功能，同等規(guī)格的其它芯·片代用。
權利要求1.一種CAN總線通訊控制系統，其特征在于:它包括FPGA、與FPGA連接的電源模塊、多個CAN總線通訊控制器，其中，每個CAN總線通訊控制器均連接有CAN收發(fā)模塊，FPGA包括初始化模塊、通信控制模塊、接收數據模塊、發(fā)送數據模塊和時鐘管理模塊，初始化模塊的信號輸出端連接通信控制模塊的信號輸入端，通信控制模塊的信號輸出端分別接入接收數據模塊和發(fā)送數據模塊，接收數據模塊和發(fā)送數據模塊通過數據和地址總線分別接入每個CAN總線通訊控制器，所述時鐘管理模塊通過時鐘總線分別接入每個CAN總線通訊控制器，所述通信控制模塊通過控制總線接入每個CAN總線通訊控制器，所述通信控制模塊還通過片選總線接入每個CAN總線通訊控制器，所述時鐘管理模塊包括由15個反相器構成的環(huán)形振 蕩器。
專利摘要本實用新型公開了一種CAN總線通訊控制系統，包括FPGA、電源模塊、多個CAN總線通訊控制器，每個CAN總線通訊控制器均連有CAN收發(fā)模塊，FPGA包括初始化模塊、通信控制模塊、接收數據模塊、發(fā)送數據模塊和時鐘管理模塊，初始化模塊的信號輸出端連通信控制模塊的信號輸入端，通信控制模塊的信號輸出端分別接入接收數據模塊和發(fā)送數據模塊，接收數據模塊和發(fā)送數據模塊通過數據和地址總線分別接入每個CAN總線通訊控制器，時鐘管理模塊通過時鐘總線分別接入每個CAN總線通訊控制器，通信控制模塊通過控制總線接入每個CAN總線通訊控制器，通信控制模塊通過片選總線接入每個CAN總線通訊控制器。本實用新型能簡化CAN總線通信電路的設計，并具有靈活性強、拓展性好的優(yōu)點。
文檔編號G05B19/418GK203101951SQ20122075136
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權日2012年12月27日
發(fā)明者李達生 申請人:天津航思科技有限公司