FPGA实现PC/104与CAN总线通讯的嵌入式设计

"基于FPGA的PC/104-CAN通讯板设计" 本文主要讨论了一种基于FPGA的PC/104-CAN通讯板的设计，这种通讯板旨在实现PC/104总线和Controller Area Network (CAN) 总线之间的无缝通信，结合两者的优点，以适应更广泛的工业应用需求。 PC/104是一种小型化、低功耗的嵌入式计算机标准，诞生于20世纪80年代末，遵循IEEE P966.1标准。它保持了与IBM PC的兼容性，同时在设计上进行了优化，具备体积小巧、功耗低、工作温度范围广和高可靠性的特性。PC/104的特色在于其"自栈式"总线连接和模块化结构，这使得扩展模块的安装和使用变得简单灵活。由于其面向对象的硬件设计方法，PC/104扩展模块拥有更高的通用性和更长的生命周期，广泛应用于各种工业和专业领域。 CAN总线，即控制器局域网，是一种用于分布式控制系统和实时控制的串行通信网络。它使用多主站协议，不依赖站地址编码，而是通过数据块编码来标识通信节点，理论上允许无限数量的节点加入。CAN总线提供总线仲裁、错误检测和自动重传功能，以其高实时性、高性能、高可靠性和低成本著称，被广泛应用于工业自动化、交通、医疗设备和安全系统等多个领域。 设计的PC/104-CAN通讯板利用FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为核心，实现两种总线间的通信转换。FPGA的优势在于其灵活性和可编程性，可以根据需要配置成任意逻辑电路，使得该通讯板能够适应不同的通信协议和数据速率。 硬件设计部分，通讯板采用PC/104模板架构，确保了系统的便携性和扩展性。系统通常包含一个主处理器，负责处理PC/104总线上的通信任务，以及一个专门处理CAN总线事务的FPGA模块。FPGA内部配置有相应的逻辑电路，用于接收和发送CAN总线的数据，并将其转化为PC/104总线可以理解的格式，反之亦然。此外，还需要一些额外的电路，如电源管理、接口转换芯片和物理层收发器，以实现物理层的信号转换和电平匹配。 这种设计思路不仅解决了不同总线间的兼容性问题，还使得系统可以根据需要灵活选择通信方式，适应多样化的应用需求。例如，在工业控制环境中，可以利用PC/104的计算能力和CAN的实时通信特性，实现高效的分布式控制。同时，通过FPGA的可编程性，设计者可以快速地对通讯板进行功能更新和优化，以满足不断发展的技术需求。 基于FPGA的PC/104-CAN通讯板设计是结合了PC/104的模块化和CAN的实时通信能力，旨在为嵌入式系统提供一种强大且灵活的通讯解决方案。通过这样的设计，可以预期在工业自动化、交通运输、医疗设备等多个领域会有更广泛的应用。