FPGA实现的CAN核四冗余通信板设计

"基于CAN核的四冗余通信板设计与仿真" 本文主要探讨了一种创新的基于CAN核的四冗余通信板设计，旨在提高通信速度和系统可靠性。这种设计实现了PC/104接口与CAN总线之间的高效转换，摒弃了传统采用CAN控制器加外部控制器的方式。通过在FPGA（Field-Programmable Gate Array）内部集成所有的数字信号处理部分，实现了通信板的优化设计，从而显著提升了通信速率。 FPGA在现代电子系统设计中扮演着重要角色，尤其在通信、航天、医疗电子和工业控制等领域。PC/104总线因其堆栈式结构、低功率消耗等特性，广泛应用于嵌入式控制系统。而CAN总线作为工业控制局域网的主流协议，以其强大的抗干扰能力和网络构建的便利性，被广泛应用。 在设计中，选择了Altera公司的Cyclone III系列FPGA EP3C25作为核心组件，配合Altera的Quartus II软件进行开发。CAN核的设计借鉴了SJA1000的功能结构，遵循CANbus 2.0标准，并且与SJA1000的寄存器操作兼容。为了增强可靠性，CAN核采用了容错设计，能够抵御存储器件中的数据位翻转。 CAN核的结构主要包括三个模块：寄存器组（CANRegisters）、位时序逻辑（BTL）和位流处理器（BSP）。寄存器组允许外部微处理器直接访问，用于发送和接收数据。位时序逻辑监控CAN总线，确保与总线的正确同步，同时处理位时序相关的事件。位流处理器则负责处理数据传输过程中的各种位操作。 通信板的四冗余设计意味着系统包含了四个独立的通信路径，这样即使有一个或多个路径出现故障，其他路径仍能保持通信，极大地提高了系统的可用性和稳定性。这样的设计对于关键应用，如航空航天和工业自动化，是至关重要的，因为它能在单点故障情况下保障系统的正常运行。 这种基于CAN核的四冗余通信板设计不仅提高了通信速度，还增强了系统的可靠性和鲁棒性，适应了对实时性和容错性有高要求的工业环境。通过FPGA的灵活配置和CAN总线的优秀性能，此设计为未来嵌入式系统的通信架构提供了新的解决方案。