基于FPGA的CANopen從站設(shè)計(jì).pdf

1、獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得云望王些太堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：W釁年≯月留日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解云鎏王些太堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。

2、特授權(quán)云婆王些太堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明)學(xué)位論文作者簽名：亥鐋導(dǎo)師簽名簽字日期：w件年五月易繆日簽字日期：7吖9年2月詔日摘要控制器局域網(wǎng)CAN(ControllerAreaNetwork)是80年代初BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制單元、測(cè)試儀器之間

3、的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行通信協(xié)議。CAN總線僅詳細(xì)定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，更多復(fù)雜的應(yīng)用需要應(yīng)用層協(xié)議來(lái)解決。因此，更多關(guān)于CAN的高層協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生，CANopen是由CiA(cANinAutomation)組織開(kāi)發(fā)的，它主要采用對(duì)象字典結(jié)構(gòu)，將CAN網(wǎng)絡(luò)中通訊數(shù)據(jù)的組建和傳輸進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。CANopen作為一種開(kāi)放的CAN高層協(xié)議，在工業(yè)控制和自動(dòng)化領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。本文的研究目的是實(shí)現(xiàn)一個(gè)可配置、高時(shí)效性的基于FPGA技術(shù)

4、的CANopen從站。本文提出了一種通用CANopen從站的設(shè)計(jì)方法。CANopen從站的硬件設(shè)計(jì)以EPlS40F780C5FPGA器件為核心，利用本文設(shè)計(jì)的CAN控制器模塊連接CTMl051A通用CAN隔離收發(fā)器構(gòu)成了CAN總線通信接口電路。CAN控制器的設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)CAN總線協(xié)議的分析，以及根據(jù)目前市場(chǎng)上主流CAN控制器芯片的功能，確定了本文的CAN控制器模塊的結(jié)構(gòu)，將其分為三個(gè)大模塊，包括寄存器控制模塊、位時(shí)序邏輯模塊、位數(shù)據(jù)流處理

5、模塊，對(duì)設(shè)計(jì)的CAN控制器模塊進(jìn)行了時(shí)序仿真。同時(shí)利用芯片的外設(shè)資源，設(shè)計(jì)了時(shí)鐘電路、電源電路、SRAM電路、Flash電路、復(fù)位電路、JTAG接口電路、CAN總線接口電路等，這些電路共同組成了CANopen從站的硬件架構(gòu)。軟件設(shè)計(jì)方面，對(duì)CANopen從站進(jìn)行了協(xié)議棧的移植。整個(gè)系統(tǒng)的代碼遵循模塊化的設(shè)計(jì)原則，包括對(duì)象字典的讀／寫(xiě)模塊、NMT控制模塊、SDO報(bào)文處理模塊和PDO報(bào)文處理模塊。采用分層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)CANopen協(xié)議的功能，分

6、別對(duì)硬件驅(qū)動(dòng)層、CANopen協(xié)議，以及設(shè)備規(guī)范應(yīng)用層進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后提出了CANopen從站的測(cè)試方案，采用CANoe軟件設(shè)計(jì)了CANopen主站的上位機(jī)軟件，上位機(jī)通過(guò)CANCardXL接口卡與CANopen從站通信，在125Kbps的波特率下，測(cè)試了NMT、SDO、PDO報(bào)文通信及CAN總線負(fù)載，并采用力科示波器WaveRunner44MXiA進(jìn)行了實(shí)時(shí)報(bào)文觀測(cè)。結(jié)果表明基于FPGA的CANopen從站設(shè)計(jì)合理，并實(shí)現(xiàn)了NMT、S