本文档主要介绍了基于FPGA(Field-Programmable Gate Array)实现的CAN总线控制器的设计与Verilog源代码实现。CAN(Controller Area Network)是一种在工业控制领域广泛应用的串行通信协议,用于车辆电子系统、工业自动化设备之间的数据交换。FPGA是可编程逻辑器件,允许用户通过硬件描述语言(如Verilog)进行设计和配置。 首先,文档定义了一个名为`can_ctrl`的实体(ENTITY),它包含了多个输入(如时钟(clk)、复位(reset)、数据(data)等)和输出(如ALE、NRD、NWR、NCS、RST、DATA_DIR、NOE等信号)。这些接口定义了控制器与CAN网络以及外部设备之间的交互方式。例如,ALE是仲裁段使能信号,用来确定节点发送数据请求;NWR和NCS则是用于控制总线的写入和通信状态。 在架构(ARCHITECTURE)部分,代码展示了控制器内部的工作原理。关键变量包括`data_out`和`data_in`分别存储输出和输入的数据,`data_out_en`表示数据输出使能,`data_temp`暂存数据,`av_r_state_out`和`av_w_state_out`表示读取和写入状态,`av_addr`是地址寄存器,`states`类型定义了三种工作状态(idle、read、write)。 信号`current_state`和`next_state`用来跟踪当前和下一状态,`count`则是一个计数器,可能用于实现数据传输的帧计数或时间控制。在初始化部分,`r_state_out`和`w_state_out`将根据`av_r_state_out`和`av_w_state_out`更新,复位信号`rst`设置为外部提供的`reset`值。 主体部分的代码展示了状态机的逻辑,通过条件语句和组合逻辑来决定接收到的输入如何转换为CAN总线的控制信号,并处理数据的读取、写入操作。这部分涉及到了CAN总线规范中的仲裁、错误检测和数据传输等关键功能。 总结来说,这个Verilog源代码提供了FPGA实现的CAN总线控制器的核心逻辑,通过状态机管理和控制数据流,确保了与CAN网络的兼容性和高效性。对于研究者和工程师来说,这是一份实用的参考材料,有助于理解和实现自己的CAN总线应用系统。
port(
clk : in std_logic;
reset : in std_logic;
--15个io,还有一个中断io自己控制
data :inout std_logic_vector(7 downto 0);
ale :out std_logic:='0';
nrd :out std_logic:='1';
nwr :out std_logic:='1';
ncs :out std_logic:='1';
rst :out std_logic:='0';
data_dir :out std_logic:='0';
noe :out std_logic;
--下面的是和你的控制逻辑交互的
r_state_in :in std_logic;
r_state_out :out std_logic;
w_state_in :in std_logic;
w_state_out :out std_logic;
rw_addr :in std_logic_vector(7 downto 0);
rw_data_in :in std_logic_vector(7 downto 0);
rw_data_out :out std_logic_vector(7 downto 0);
);
END ENTITY can_ctrl;
ARCHITECTURE active OF can_ctrl IS
signal data_out :std_logic_vector(7 downto 0);
signal data_in :std_logic_vector(7 downto 0);
signal data_out_en :std_logic;
signal data_temp :std_logic_vector(7 downto 0);
signal av_addr :std_logic_vector(7 downto 0);
type states is(idle,read,write);
signal current_state:states;
signal next_state : states;
signal count :std_logic_vector(3 downto 0);
BEGIN
r_state_out <= av_r_state_out;
w_state_out <= av_w_state_out;
rst <= reset;
data_in <= data;
data <= data_out when data_out_en = '1' else (others => 'Z');
process(clk,reset)
begin
if reset = '0' then
current_state <= idle;
else
if rising_edge(clk) then
current_state <= next_state;
end if;
end if;
end process;
process(r_state_in,w_state_in,count)
begin
case current_state is
when idle =>
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