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《浙江大学》 2012年
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支持多现场总线集成的CAN软核设计

邹银超  
【摘要】:现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术,对国民经济的影响日益增大,CAN总线作为是现场总线中唯一被批准为国际标准的现场总线,在国内的市场越来越大,而目前市场上销售的CAN总线芯片大都是国外公司生产的产品。另一方面,现场总线技术发展虽有数十年,但是至今都未能完成统一的国际标准,而随着自动化技术和通信技术的发展,多现场总线产品共存于一个控制系统已成为一个现实的问题。因此,充分利用IC设计业最新一轮分工为我国IC产业提供的切入点——IP核设计,设计基于硬件描述语言的现场总线软核,促进各种总线之间传输以及现场总线统一标准的建立具有重大的意义。 本论文的主要工作内容如下: (1)研究了CAN总线国内外研究现状,详细介绍解析了CAN的技术特点,包括总线电平、位编码、协议分层结构。学习了CAN软核设计中需要的关键技术报文校验与滤波、错误处理和总线位时序等,为软核设计工作提供理论基础。 (2)提出了基于FPGA和以太网采用软核IP技术实现现场总线集成的方案,并完成该方案的框架设计。 (3)根据CAN总线协议采用VerilogHDL硬件描述语言,按照从上到下的设计流程,将软核划分为3个主要功能模块,完成各个模块的HDL语言设计和功能仿真。最后设计顶层文件完成对子模块的集成调用。设计的软核兼容CAN1.0和CAN2.0两种工作模式。 (4)设计并详细分析了逻辑仿真用到的测试向量testbench,使用测试向量文件完成对CAN软核的功能仿真。 (5)介绍了FPGA技术特点及Altium Designer软件。采用Altium Designer软件设计了CycloneⅡ系列FPGA开发板的原理图及PCB板,包括电源、接口配置、SDRAM电路模块等。 (6)采用飞利浦的SJA1000和PCA250芯片,设计CAN总线的测试平台,并完成测试平台的C语言测试程序,以用来测试CAN软核。在实际应用中设计者可以将此软核作为通讯模块通过FPGA实现,或者快速搭建现场总线通信系统,实现灵活的CAN总线接口方案。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP273

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