FPGA实现的CAN总线控制器设计与应用

"基于FPGA的CAN总线控制器设计，探讨了如何利用FPGA实现CAN总线通信控制器，参考Philips公司的SJA1000控制器，并详细介绍了设计的7个核心模块。" CAN总线是一种高效、可靠的串行通信协议，最初由德国BOSCH公司开发，用于汽车内部的仪器通信，现在已成为工业自动化领域的主流技术，被ISO11898标准所采纳。CAN总线的优势在于其高可靠性、强大的错误检测能力和灵活的网络拓扑结构，使得它特别适用于分布式控制系统中的设备互连。 FPGA（现场可编程门阵列）作为一种半定制集成电路，弥补了传统可编程逻辑器件如PAL和GAL的局限性，允许用户根据需求配置和编程，提供了更高的灵活性和更多的门电路数量。在本设计中，FPGA被用来实现CAN总线通信控制器，这有助于提高系统的定制化程度和性能，同时降低成本。 本文所设计的CAN总线控制器以Philips公司的SJA1000为基础，该控制器包含了接口管理、发送和接收缓冲器、接收滤波器、位数据流处理器、位时序逻辑和错误管理等组件。然而，本文的重点是采用FPGA实现CAN总线协议的部分，这一部分由7个模块构成： 1. 整体控制模块：协调和管理整个控制器的操作。 2. 寄存器控制模块：负责存储和处理与CAN通信相关的配置和状态信息。 3. 位时序逻辑模块：生成和控制CAN总线上的位传输时序。 4. 位数据流处理器模块：处理数据在总线上传输时的位操作。 5. CRC校验模块：通过计算循环冗余校验来确保数据的完整性。 6. 接收滤波器模块：过滤接收到的数据，只允许符合预设规则的帧进入接收队列。 7. FIFO模块：作为缓冲区，确保数据的有序接收和发送，提高系统的并行处理能力。 在设计和验证过程中，采用了EDA（电子设计自动化）软件工具，特别是Xilinx公司的ISE套件，它提供了一整套从设计输入到仿真、布线和下载的流程。此外，还可能使用了第三方软件如ECS进行原理图输入，以及XST、FPGA Express或Synplify/SynplifyPro进行HDL综合，以优化设计的逻辑结构。图形化的测试台输入进一步简化了设计验证过程。 这篇关于基于FPGA的CAN总线控制器设计的研究，深入探讨了如何利用FPGA实现CAN协议，提供了详细的模块化设计思路，为分布式监控系统的构建提供了有价值的参考。