一種應(yīng)用于串行總線分析儀器的can總線協(xié)議解碼ip核的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種串行總線分析技術(shù)，具體設(shè)及基于測(cè)試儀器系統(tǒng)的CAN總線協(xié)議 解碼技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 面對(duì)日益復(fù)雜的串行總線協(xié)議分析問題，現(xiàn)代測(cè)試儀器系統(tǒng)對(duì)串行總線協(xié)議分析 的要求越來越高，總線協(xié)議解碼技術(shù)逐漸應(yīng)用于串行總線協(xié)議分析設(shè)計(jì)中。
[0003] 總線協(xié)議解碼技術(shù)可W對(duì)多種復(fù)雜的串行總線信號(hào)進(jìn)行定性和定量的測(cè)試分析。 對(duì)于現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)總線分析領(lǐng)域來說，總線協(xié)議解碼技術(shù)有利于提高從總線數(shù)據(jù)中獲取有 用信息的準(zhǔn)確性、可靠性和靈活性，因此成為現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)中不可或缺的技術(shù)，可W滿足現(xiàn) 代高速復(fù)雜設(shè)備的測(cè)試需求。
[0004] 在現(xiàn)代總線協(xié)議分析領(lǐng)域中，面對(duì)日益復(fù)雜的串行總協(xié)議分析，總線協(xié)議解碼技 術(shù)往往只是孤立地使用信號(hào)分析功能進(jìn)行調(diào)試，孤立地使用模擬信號(hào)分析功能，不能做到 對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)域的協(xié)議分析。而且，CAN總線的數(shù)據(jù)類型繁雜，數(shù)據(jù)格式復(fù)雜，并且具有較 長的數(shù)據(jù)長度，從數(shù)據(jù)域的角度進(jìn)行協(xié)議分析，總線協(xié)議解碼技術(shù)可能無法滿足復(fù)雜的測(cè) 試要求。因此CAN總線協(xié)議解碼技術(shù)，在現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的串行總線分析領(lǐng)域有著迫切的應(yīng)用 需求和實(shí)際意義。
[0005] 如何對(duì)CAN總線數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的協(xié)議解碼，也是現(xiàn)代測(cè)試儀器系統(tǒng)開發(fā)和研制的 重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的協(xié)議解碼技術(shù)對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議解碼的準(zhǔn)確性和 可靠性低的問題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于串行總線分析儀器的CAN總線協(xié)議解碼IP核系 統(tǒng)。
[0007] -種應(yīng)用于串行總線分析儀器的CAN總線協(xié)議解碼IP核，它包括輸入接口控制模 塊、CAN總線協(xié)議解碼核屯、控制模塊和輸出接口控制模塊；
[000引輸入接口控制模塊中內(nèi)嵌一個(gè)1號(hào)AXI8位內(nèi)存映射型從端口模塊和一個(gè)數(shù)據(jù)輸入 緩沖FIFO模塊，用于將寫入1號(hào)AXI8位內(nèi)存映射型從端口模塊的CAN總線數(shù)據(jù)讀取出來，并 存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)輸入緩沖FIFO模塊中；
[0009] CAN總線協(xié)議解碼核屯、控制模塊，用于從數(shù)據(jù)輸入緩沖FIFO模塊中讀取CAN總線數(shù) 據(jù)，并將讀取的CAN總線數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼后，發(fā)送至輸出接口控制模塊；
[0010] 輸出接口控審臘塊中內(nèi)嵌一個(gè)2號(hào)AXI8位內(nèi)存映射型從端口模塊和一個(gè)數(shù)據(jù)輸出 緩沖FIFO模塊，用于將寫入到數(shù)據(jù)輸出緩沖FIFO模塊中的解碼結(jié)果通過2號(hào)AXI8位內(nèi)存映 射型從端口模塊讀出。
[0011] 所述的CAN總線協(xié)議解碼核屯、控制模塊對(duì)讀取的CAN總線數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的具體過 程為：
[001^ 步驟1、將讀取的CAN總線的原始模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行中值濾波處理，去除毛刺；
[001引步驟2、將中值濾波處理后的CAN總線數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，獲得差分后的CAN總線數(shù) 據(jù)化化i;
[0014]步驟3、計(jì)算差分后的CAN總線數(shù)據(jù)化tai中每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)志，具體計(jì)算公 式如下：
(公式二），
[0016]其中，DataTimei代表第i個(gè)模擬數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)志，SampRate代表總線數(shù)據(jù)采集的 采樣率，i為整數(shù)，表示在整個(gè)采集的總線數(shù)據(jù)中，第i個(gè)模擬數(shù)據(jù)，DataSize表示總線數(shù)據(jù) 長度；
[0017]步驟4、根據(jù)設(shè)定的闊值化reshold，將差分后的具有時(shí)間標(biāo)記的CAN總線數(shù)據(jù) Datai轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dig；ma化i，具體轉(zhuǎn)換過程如下： Di咨iLk;ta > Threshold ,.,
[001 引 I . ' .... . \,0<i< DaiaSize (公A ''); D 卿L>at€i重二Data^ < I hreshoi'J
[0019] 步驟5、在轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Digi化化1中查找帖的個(gè)數(shù)及每個(gè)帖的帖起始位置；
[0020] 步驟6、解碼每一帖，從每一帖的帖起始位置開始計(jì)算該帖中每比特?cái)?shù)據(jù)的電平， 直至帖結(jié)束位置，確定每帖CAN總線數(shù)據(jù)中每比特?cái)?shù)據(jù)的電平后，根據(jù)CAN總線協(xié)議規(guī)范對(duì) 每帖CAN總線數(shù)據(jù)進(jìn)行串行協(xié)議解碼，翻譯成與協(xié)議格式對(duì)應(yīng)的文本內(nèi)容，完成對(duì)CAN總線 的原始模擬數(shù)據(jù)的解碼;其中，每比特?cái)?shù)據(jù)的電平為顯性電平或隱性電平。
[0021] 所述的步驟1中將讀取的CAN總線的原始模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行中值濾波處理，去除毛刺的 具體過程為：
[0022] Datai = Data_HrData_l^i,0<i<Da1:aSize (公式一），
[002引其中，化tai代表做差分后的CAN總線數(shù)據(jù)，Data_出代表CAN總線上的高通道CAN_H 線上的總線數(shù)據(jù)，Data_Li代表CAN總線上的低通道CAN_L線上的總線數(shù)據(jù)。
[0024]所述的步驟5中找到每個(gè)帖的起始位置后，從帖起始位置開始計(jì)算該帖中每比特 數(shù)據(jù)的電平的具體過程為：
[00巧]首先，通過公式四獲得平均值A(chǔ)verLe ve Ik，且
(公式四），
[0027]其中，AverLevelk表示第k位數(shù)據(jù)的1比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)平均值，F(xiàn)rameSize表示一帖數(shù) 據(jù)中包含的比特?cái)?shù)，k為整數(shù)，Poin證e巧it表示每比特?cái)?shù)據(jù)中包含的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)個(gè)數(shù)；
[002引其次，將得到的平均值A(chǔ)verLevelk與設(shè)置的電平闊值化reshold_Bit作比較，判斷 每比特?cái)?shù)據(jù)電平是顯性電平還是隱性電平，判斷條件如下： D咕IJah:! Bill 二 l，A、\rL乂化'!，>Th!\'shold 孜
[0029] - " - f.l<k<l'-nm!cShc (公 AZ!.)， 以腳i_公1'//. = 0, /1 化tZ"乂乂 < 7知-"'々化/(/_化7'
[0030] 其中，Digi化化_Bitk表示1比特?cái)?shù)據(jù)的電平，DigiData_Bitk = 1中的1代表顯性電 平，DigiData_Bitk=0中的0代表隱性電平。
[0031] 所述的電平闊值!'虹e sho I d_B i t為0.8。
[0032] 所述的解碼帖類型為標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)帖、擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)帖、標(biāo)準(zhǔn)格式遙控帖、擴(kuò)展格 式遙控帖、錯(cuò)誤帖或過載帖。
[0033] 所述的錯(cuò)誤類型包括CRC錯(cuò)誤、DLC錯(cuò)誤和ACKLost錯(cuò)誤。
[0034] 所述的與協(xié)議格式對(duì)應(yīng)的文本內(nèi)容包括解碼帖類型、帖ID、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)內(nèi)容、 帖CRC W及錯(cuò)誤類型。
[0035] 本發(fā)明帶來的有益效果是，一種應(yīng)用于串行總線分析儀器的CAN總線協(xié)議解碼IP 核將采集到的CAN總線數(shù)據(jù)根據(jù)指定的CAN總線協(xié)議，翻譯成與協(xié)議格式對(duì)應(yīng)的文本內(nèi)容。 在文本內(nèi)容中具有時(shí)間標(biāo)記，該時(shí)間標(biāo)記能夠和模擬波形對(duì)應(yīng)。并且按照文本內(nèi)容進(jìn)行標(biāo) 識(shí)(帖起始、帖結(jié)束、帖ID、數(shù)據(jù)及內(nèi)容、帖類型、帖CRC)，并且能夠識(shí)別協(xié)議中的錯(cuò)誤(CRC錯(cuò) 誤、DLC錯(cuò)誤、ACKLost錯(cuò)誤），使得協(xié)議解碼的準(zhǔn)確性提高了5% W上和可靠性提高了5% W 上。
【附圖說明】
[0036] 圖1為本發(fā)明所述的一種應(yīng)用于串行總線分析儀器的CAN總線協(xié)議解碼IP核的原 理不意圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明所述的一種應(yīng)用于串行總線分析儀器的CAN總線協(xié)議解碼IP核與上 位機(jī)和串行總線數(shù)據(jù)源模塊連接關(guān)系結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0038] 一:參見圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種應(yīng)用于串行總 線分析儀器的CAN總線協(xié)議解碼IP核，它包括輸入接口控制模塊1、CAN總線協(xié)議解碼核屯、控 制模塊2和輸出接口控制模塊3;
[0039] 輸入接口控制模塊1中內(nèi)嵌一個(gè)1號(hào)AXI8位內(nèi)存映射型從端口模塊1-1和一個(gè)數(shù)據(jù) 輸入緩沖FIFO模塊1-2，用于將寫入巧AXI8位內(nèi)存映射型從端口模塊1-1的CAN總線數(shù)據(jù)讀 取出來，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)輸入緩沖FIFO模塊1-2中；
[0040] CAN總線協(xié)議解碼核屯、控制模塊2，用于從數(shù)據(jù)輸入緩沖FIFO模塊1-2中讀取CAN總 線數(shù)據(jù)，并將讀取的CAN總線數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼后，發(fā)送至輸出接口控制模塊3;
[0041] 輸出接口控制模塊3中內(nèi)嵌一個(gè)2號(hào)AXI8位內(nèi)存映射型從端口模塊3-1和一個(gè)數(shù)據(jù) 輸出緩沖FIFO模塊3-2,用于將寫入到數(shù)據(jù)輸出緩沖FIFO模塊3-2中的解碼結(jié)果通過2號(hào) AXI8位內(nèi)存映射型從端口模塊3-1讀出。
【具體實(shí)施方式】 [0042] 二:本實(shí)施方式與一所述的一種應(yīng)用于串行總線分析 儀器的CAN總線協(xié)議解碼IP核的區(qū)別在于，所述的CAN總線協(xié)議解碼核屯、控制模塊2對(duì)讀取 的CAN總線數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的具體過程為：
[0043] 步驟1、將讀取的CAN總線的原始模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行中值濾波處理，去除毛刺；
[0044] 步驟2、將中值濾波處理后的CAN總線數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，獲得差分后的CAN總線數(shù) 據(jù)化化i;
[0045] 步驟3、計(jì)算差分后的CAN總線數(shù)據(jù)化tai中每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)志，具體計(jì)算公 式如下：
(公式二），
[0047]其中，DataTimei代表第i個(gè)模擬數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)志，SampRate代表總線數(shù)據(jù)采集的 采樣率，i為整數(shù)，表示在整個(gè)采集的總線數(shù)據(jù)中，第i個(gè)模擬數(shù)據(jù)，DataSize表示總線數(shù)據(jù) 長度；
[004引步驟4、根據(jù)設(shè)定的闊值化reshold，將差分后的具有時(shí)間標(biāo)記的CAN總線數(shù)據(jù) Datai轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Digi化化i，具體轉(zhuǎn)換過程如下： DigiLkiki,二 \、Lkiia,> Threshold 入 。一、
[0049] . 么i<!)奶施i泌 (公'式二).， D咕 1-)加 1 二 O'LkWa <'l'hresh(,!(J
[0050] 步驟5、在轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Digi化化I中查找帖的個(gè)數(shù)及每個(gè)帖的帖起始位置；
[0051] 步驟6、解碼每一帖，從每一帖的帖起始位置開始計(jì)算該帖中每比特?cái)?shù)據(jù)的電平， 直至帖結(jié)束位置，確定每帖CAN總線數(shù)據(jù)中每比特?cái)?shù)據(jù)的電平后，根據(jù)CAN總線協(xié)議規(guī)范對(duì) 每帖CAN總線數(shù)據(jù)進(jìn)行串行協(xié)議解碼，翻譯成與協(xié)議格式對(duì)應(yīng)的文本內(nèi)容，完成對(duì)CAN總線 的原始模擬數(shù)據(jù)的解碼;其中，每比特?cái)?shù)據(jù)的電平為顯性電平或隱性電平。
[0052] 本實(shí)施方式，通過步驟3可W在文本內(nèi)容中進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記，該時(shí)間標(biāo)記能夠和模擬 波形、轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。
[0053] 可W根據(jù)CAN總線的模擬數(shù)據(jù)大小決定闊值，保證闊值可W合理的將CAN總線數(shù)據(jù) 分成兩個(gè)狀態(tài)(〇、1)。
[0054] 步驟5中，在轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中，從0到化taSize查找帖起始(SOF)位置，CAN總線 空閑狀態(tài)是隱性電平，每種格式帖的帖起始條件是一位顯性電平。為了保證查找帖起始位 置的準(zhǔn)確率，需要添加一個(gè)判斷條件：因?yàn)槊刻奶Y(jié)束化OF)段是連續(xù)7位隱性電平，先找 到連續(xù)7位隱性電平，滿足運(yùn)個(gè)判斷條件就可W保證在總線空閑狀態(tài)下查找帖起始，在空閑 狀態(tài)下找到的第一位顯性電平就是帖起始，即先確定找到化in巧erBi巧7個(gè)連