FPGA实现CAN总线通信节点设计

中， 同时要对诸如总线关闭、错误报警、接收溢出等情况进行处理。只有在总线正常， 没有错误报警， 并且接收缓冲区中有新报文， 才开始进行数据接收操作。对接收缓冲区的数据读取完毕后释放CAN接收缓冲区。FPGA 通过SJA1000接收CAN总线上的数据流程图如图4所示。

图4 接收数据流程图

　　2.2 FPGA 顶层模块设计

　　FPGA顶层的模块设计如图5 所示。其中c lkdiv 模块是将输入的50MH z时钟clock十分频后作为模块基准时钟。SJACTROL模块是控制总线通信的主模块， 而RW 模块则是根据主模块的信号生成SJA1000所需要的读写时序信号。SJACTROL模块通过start和isw r两个信号通知RW 模块是否要进行读或写总线操作。若是写操作， 则将地址和数据通过Addrout和Dataout传递给RW, RW 将负责把数据准确地送到S JA1000的数据地址复用总线ADDR, 并驱动SJA1000接收数据， 在写操作完成后发送w riteover信号通知SJACTROL写操作完成。读操作时RW根据SJACTOL送来的地址， 从SJA1000的数据总线上读取数据， 并将得到的数据通过Datasave 总线返回给SJACTROL。

图5 顶层模块设计

　　SJACTROL的状态机通过5个状态的转换来实现控制： 空闲状态、初始化状态、查询状态、读状态、写状态。RW 则是按照SJA1000的芯片数据手册进行时序逻辑设计。在编写模块时， 需注意双向总线的编写技巧。双向口最好在顶层定义， 否则模块综合的时候容易出错。

　　3仿真结果

　　FPGA中利用Verilog 编程产生SJA1000的片选信号CS, 地址锁存信号ALE, 读写信号RD、WR.这些控制信号共同驱动SJA1000进行数据接收和发送。设计选取的是v irtex系列的芯片， 逻辑开发在ISE 平台上进行。在FPGA 的调试阶段， 使用xilinx的应用软件 ChipScope pro( 在线逻辑分析仪) 来在线观察FPGA设计内部信号的波形， 它比传统的逻辑分析仪更方便。图6为在线进行数据传送接收时的实际波形。

图6SJA1000接收和发送数据的时序仿真

　　4 结束语

　　实现了CAN 总线的通信功能， 系统工作状态良好。实践证明CAN 通信节点采用FPGA作为核心控制单元， 与传统的单片机设计相比， 更加灵活并且扩展性更强。