CAN总线控制器IP核设计实现

CAN总线是一种成熟的串行通信总线,它具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率高、维护成本低、实时性强、很好的开放性及数据兼容性等优点。CAN总线这些众多的优点使其广泛应用于工业自动化控制等领域。其应用的广泛性则进一步对CAN总线IP提出了需求。同时以IP实现的CAN总线控制器所具有的通用处理器访问接口,良好的可移植性等优点使其可以集成于各种嵌入式SoC设计中。本论文从CAN总线的规范和特点出发,提出了CAN总线控制器IP核的特点并定义了其功能,采用Verilog语言设计实现了CAN总线控制器IP核的功能,最后通过仿真和FPGA原型验证,证明了设计实现的正确性。目前CAN总线控制器IP核已经应用于SOPC和SoC的嵌入式应用设计中。     

CAN总线控制器IP核设计实现

CAN总线是一种成熟的串行通信总线,它具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率高、维护成本低、实时性强、很好的开放性及数据兼容性等优点。CAN总线这些众多的优点使其广泛应用于工业自动化控制等领域。其应用的广泛性则进一步对CAN总线IP提出了需求。同时以IP实现的CAN总线控制器所具有的通用处理器访问接口,良好的可移植性等优点使其可以集成于各种嵌入式SoC设计中。文中从CAN总线的规范和特点出发,提出了CAN总线控制器IP核的特点并定义了其功能,采用Verilog语言设计实现了CAN总线控制器IP核的功能,最后通过仿真和FPGA原型验证,证明了设计实现的正确性。目前CAN总线控制器IP核已经应用于SOPC和SoC的嵌入式应用设计中。     

CAN 2.0总线控制器的设计

使用VHDL硬件描速语言完成了对CAN2.0总线控制器的设计,本控制器能发送CAN2.0协议中的各种帧,具有完善的栓错、纠错及重发报文的能力,并且提供接收滤波模式、自检测模式、仅听模式和复住模式4种可供选择的工作方式.同时搭建了硬件测试平台完成了对本控制器的测试验证.本总线控制器外部接口简单灵活,易于集成到各种嵌入式系统中,充分体现了IP复用的思想.     

基于SJA1000IP核的CAN总线通信系统

分析了CAN总线控制器的工作原理,以SJA1000为模型,提出基于SOPC技术的CAN总线控制器的设计方案,并完成SJA1000IP核的设计;完成了在Altera的CycloneIII型FPGA芯片上集成微处理器核、SJA1000IP核、数据RAM、程序ROM为一体的完整CAN总线通信系统的设计。实验结果验证了SJA1000IP核设计方案的合理性。     

一种矿用硬件CAN总线中继器设计

针对煤矿现场设备因节点多、距离长而需要对CAN总线信号进行中继放大的要求,以及常用的软件CAN总线中继器存在数据帧延时、丢帧、功耗大、速率无法自适应等问题,设计了一种矿用硬件CAN总线中继器。该中继器主要由D触发器、异或门和CAN收发器组成,其中D触发器用于控制电平信号传输,异或门用于产生D触发器翻转所需的脉冲信号,CAN收发器将数据接入CAN总线网络,从而实现CAN总线信号透明传输。仿真及试验结果表明,矿用硬件CAN总线中继器能准确传输CAN数据帧,有效提高总线电平,改善信号质量,提高通信距离。与软件CAN总线中继器相比,该中继器具有功耗低、延时小、不丢帧、速率自适应等优点,适用于煤炭工业领域对数据帧延时、功耗等要求较高的CAN总线网络。     

电梯控制器中CAN通讯的设计与实现

将CAN总线用于电梯控制器中,实现了基于51的CAN与基于ARM的CAN之间的通讯;在BasicCAN模式下,对CAN2.0A协议帧信息进行实际内容规划,并对通讯过程中的一些重要参数进行设置;以MEDWIN为软件平台,采用C51编程,实现电梯控制器中楼层控制板和轿厢扩展板的功能,主板控制器、轿厢控制器以及轿顶控制器采用ADS1.2作为软件平台;各控制器通过CAN总线进行信息的传输;实验证明,CAN总线可以用于电梯控制器的通讯中,性能可靠,实时性好.     

实时控制系统中CAN总线丢帧及延时的补偿研究

针对控制器局域网络(Controller Area NetWork,CAN)总线系统进行通信丢帧及延时的补偿是近几年的研究热点,对于CAN总线系统而言,在有限带宽约束的前提下最大限度的提升补偿效果有着非常重要的研究意义。本研究首先对通信丢帧及延时发生的具体机理进行了分析,同时对其特点进行归纳,并对其如何影响CAN总线控制系统进行了研究;基于CAN总线高负载敏感度和通信丢帧及延时具有随机性这两个特点,给出了一种分布式补偿方案,同时针对补偿器设计所存在的一些共性问题进行了详细的探讨;接下来研究了线性单输入单输出(Single Input Single Output,SISO)系统的补偿方法;最后仿真验证了在不同丢帧和延时情况下该补偿方法的补偿效果,结果显示,本文所提出的补偿方法具有一定的可行性和有效性。     

四通道隔离CAN通讯模块设计

针对CAN总线通讯系统对实时性和可靠性的要求,文章设计了一种基于CPCI总线的四通道隔离CAN总线通讯模块;该模块与现有的同类CAN总线设备相比,在成本和电路集成度上具有明显的优势;该模块在硬件上采用了单片FPGA来实现CPCI接口以及4个独立的CAN控制器逻辑,并且使用了4个隔离的CAN收发器CTM1051同时实现电平转换与电气隔离;在固件设计中,分别采用PCI总线IP核和CAN总线IP核来实现PCI接口和CAN总线控制器;在软件设计中,按照模块技术要求来设计设备驱动程序、仪器驱动程序和软面板;经实验测试表明,该模块的位宽容忍度范围为±5%、采样点特征值为75%并能连续正常工作3小时以上,具有良好的性能指标和可靠的四通道数据收发功能。     

内嵌CAN控制器的TMS320LF2407的CAN通信实例

1 CAN技术简介 见本刊2002年第8期《用87C196NT单片机实现CAN总线通信》。2 单片机控制系统硬件设计 本设计中的DSP芯片是TMS320LF2407自带CAN控制器。TMS320LF2407的CAN控制器支持标准和扩展的信息帧,即CAN2.0A和CAN2.0B协议。DSP     

高效率汽车应用控制器局域网的数据压缩（英文）

目的:控制器局域网CAN(controller area network)被设计作为汽车环境和高级工业控制应用中电子控制单元ECUs(electronic control units)之间的多路通讯。如果大量ECUs连接到CAN总线,会导致CAN总线陷入超载状态,待命时间和数据传输误差率也将增加。数据传输时间和帧长度成正比,因此需要减少CAN总线的数据帧长度。创新:与已有数据压缩方法相比,我们提出的方法不需要预测最大差值,只需使用三个头比特位。实验结果表明,CAN传输数据的压缩率高达81.06%。方法:首先,用信号重排方法将车辆技术标准中的信号重排,使数据帧内的信号缩短到三个。然后,计算之前和现在CAN信号差值,并且计算三个头比特位。将头比特和差值不为零的信号排列到压缩区域选择图里,不为零的区域选择为压缩区域。最后,将压缩区域的数据排列到2D内存图里(图5,6)。结论:针对CAN总线超载和数据传输误差率的增加,提出一种高效的数据压缩方法,数据压缩率高达81.06%。     

基于Avalon-ST接口帧读取IP核的设计和应用

研究基于Avalon-ST接口帧读取的IP核设计应用,通过Avalon-ST接口将外部存储中不同格式的帧数据转化为视频流输出。根据Avalon总线协议及Avalon-ST视频协议研究设计方案,使用VerilogHDL语言对模块进行硬件设计,并将实现的模块进行测试。结果表明,该IP核与Altera公司提供的FrameReader模块相比,突破了现有的FrameReader只支持紧缩格式的局限,使其功能更加完善,并且该IP核占用的资源少,工作频率更高,性能得到了优化,实用性更强。     

基于扩展帧格式的CAN较高层通信协议设计

本文概述了CAN总线的特点，简要分析了目前应用于控制领域的CAN总线通信规范及其标准化应用层协议。详细介绍了一种基于扩展帧格式的CAN通信协议的设计方案和主要设计思路。     

基于IP核的智能CAN设备设计与实现

针对目前基于Asic处理器智能设备存在的不足.开发出一种基于IP核的智能CAN设备;主要利用NIOSII固核处理器IP核、CAN总线IP核、PCI总线IP核,在SOPC集成环境及其它IDE环境中实现系统集成和定制,完成了NiosII处理器系统集成如主处理器、Cache、片内ROM/RAM、片外SRAM和FLASH资源等;Wishbone总线到Avalon总线的桥接;基于DPRAM的智能接几数据交换单元等,并完成设备的驱动及应用软件开发;在500kbps波特率和8字节数据位条件下,对该设备的CAN总线性能进行了实测,结果表明其性能高且灵活可靠.     

FPGA的1553B总线编码IP核设计

利用FPGA丰富的逻辑资源,设计符合1553B总线编码特征的IP核.首先,研究1553B总线数据格式及编码特征.然后,采用美国XILINX公司的ZYNQ-7000系列FPGA和与之配套的VIVADO开发平台,对1553B总线编码的逻辑电路进行设计.最后,利用VIVADO开发平台的时序仿真功能,对1553B总线编码的逻辑电路进行仿真验证.经过对仿真波形的分析,证明了基于ZYNQ-7000系列FPGA的1553B总线编码IP核能够按照1553B总线数据格式发送1553B总线数据.     

一种适用于煤矿安全监控系统的CAN总线应用层通讯协议

针对煤矿安全监控系统中的CAN总线通讯,提出了一种适用于该系统的应用层通讯协议。通过对CAN2.0B帧结构的分析,根据监控系统的通讯要求对扩展帧的报文标识符的各位进行了定义,用来存放通讯中的控制信息,而8字节长度的数据场可以全部用来存放通讯数据,进而提高了通讯效率。基于管道技术设计了支持多线程通讯的应用层通讯协议,实现了监控系统中的命令和数据并行传输。基于帧号和位图进行数据包的拆分与重组,解决了由于CAN总线本身的短帧结构所造成的大数据量传输困难的问题。最后对通讯过程中的控制协议及其帧格式的构成进行了简要的阐述。     

CAN总线及其高层协议

CAN总线作为一种极具潜力的控制器局域网总线，在汽车电气控制系统、农业机械电子设备、工厂自动化、机械控制等方面获得了广泛的应用。主要介绍了CAN总线及基于CAN总线的高层协议的历史、帧格式、特点和应用。     

基于VxWorks的水下机器人通信系统设计

针对水下机器人（ROV）在深海高噪声干扰环境中工作的特点,设计了一套基于VxWorks实时操作系统的ROV整体通信系统,实现了水下核心控制器对水下分系统快速高效的信息采集和数据分配,水下系统和水面控制器稳定实时的数据交换;硬件方面设计了以CAN总线为基础的水下通信系统,通过FPGA实现了CAN总线和PC104总线之间的时序逻辑转换,软件方面设计了基于TCP/IP协议栈的水面操控台和ROV之间的网络通信方式和水下各系统之间的CAN总线通信方式,着重介绍了基于缓冲队列的网络通信编程;通信系统数据测试实验表明：CAN总线通信和网络通信均具有良好的实时性和可靠性,满足最初的设计需求,而且采用模块化设计,便于维护和移植。     

MCU集成中的CAN IP缺陷分析与仿真解决

CAN总线是一种应用广泛的现场总线,特别是在汽车领域.越来越多的MCU芯片集成了 CAN总线模块,以扩大MCU的应用范围和覆盖领域.本文阐述了在MCU中集成CAN IP时,FPGA验证阶段CAN IP缺陷的分析和解决方法.