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基于FPGA的CAN通讯卡设计和实现
资料介绍
CAN总线是国际上应用最广泛的现场总线之一。但是,随着电子器件的高速发展,结合不同的工业控制现场,需要开发更先进的CAN通讯卡,才能获得更高的系统性能。
本课题采用最新的FPGA技术,代替传统的单片机和外围扩展芯片,设计CAN通讯卡。FPGA具有结构灵活,集成度高,设计方法多样,开发周期短,调试方便,修改容易等优点。
在对各种可行方案进行了研究比较后,采用包括:PCI总线模块、主控制器模块、缓冲区模块,CAN协议控制器模块、以及CAN总线驱动器模块的架构,设计基于FPGA的CAN通讯卡。并且利用VHDL硬件设计描述语言对主控制器模块进行编程控制。
在实现中,硬件方面,对各芯片进行了选择,详细分析了各硬件模块的电路设计,做了扎实的工作。在软件方面,通过FPGA技术,进行CAN通讯卡主控制器的设计,实现了基于VHDL的各个功能模块。运用状态机技术,构建高效率高、可靠性的逻辑控制；数据缓冲区运用循环存储系统,增加了数据存储宽度；采用仲裁技术解决FPGA芯片和CPU对协议控制器的分时控制；运用地址映射方法,避免了因地址量大,占用系统过多的资源,及消除了产生设备冲突的可能性。并在QuartusⅡ开发环境中实现了功能和时序仿真。
本系统采用FPGA芯片及其技术实现了智能CAN通讯卡的设计和开发。
该卡已在军用舰船的电站控制系统中得到了实际应用。实践结果表明数据传输稳定,可靠性高。
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