基于FPGA的CAN-USB協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設計.pdf

1、CAN總線作為工業(yè)現(xiàn)場中優(yōu)秀總線的代表，自誕生以來就得到了快速的發(fā)展，在工業(yè)現(xiàn)場、汽車電子以及航天航空等各個領(lǐng)域都得到了廣泛應用[1]。但由于其接口與數(shù)據(jù)報文的特殊性，其數(shù)據(jù)格式并不能被PC機識別，因此在數(shù)據(jù)采集、性能調(diào)試以及故障分析等方面并不方便，這在一定程度上阻礙了CAN總線更大規(guī)模的普及。因此設計出一種能夠?qū)AN總線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為能被PC機識別信號的系統(tǒng)就顯得十分有必要。傳統(tǒng)的借助于ISA以及PCI板卡方式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設備雖然能達到這

2、個目的，但由于接口復雜、不支持Laptop、數(shù)據(jù)傳輸速度慢以及造價昂貴等缺點，并不適合在工業(yè)現(xiàn)場中推廣。而USB接口具有接口簡單、支持熱插拔、使用方便、數(shù)據(jù)傳輸速度快等優(yōu)點，現(xiàn)已成為PC機的標準接口之一?；谝陨系倪@些前提，本文以FPGA作為主控制器，設計出了一種基于FPGA的CAN-USB協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
　　本文從四個方面對整個系統(tǒng)的設計提出了完整的方案，分別是協(xié)議轉(zhuǎn)換方案的提出、系統(tǒng)的硬件設計、系統(tǒng)的軟件設計以及系統(tǒng)的仿真與調(diào)

3、試。在整個系統(tǒng)中，設計了以FPGA為主控制器，SJA1000為CAN控制器，CY7C68013為USB控制器的協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。該協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場總線中的命令要求來對源協(xié)議數(shù)據(jù)進行采集，采集到的數(shù)據(jù)存儲在FPGA的異步FIFO中進行源協(xié)議的解碼以及目標協(xié)議的重新編碼，最終在時鐘的控制下通過目標協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸方式送至用戶或現(xiàn)場總線節(jié)點。
　　在該系統(tǒng)的設計中充分考慮到了CAN總線協(xié)議的發(fā)展，通過對CAN數(shù)據(jù)統(tǒng)一編碼再重新解讀的方式，

4、系統(tǒng)不但適用于傳統(tǒng)的Basic CAN模式，也適用于更高級的PeliCAN模式，在系統(tǒng)的兼容性上，所設計的系統(tǒng)充分達到了現(xiàn)場總線的應用要求。除此之外，由于系統(tǒng)采用了FPGA來作為系統(tǒng)的主控制器，基于其高速的數(shù)據(jù)采集能力和通信能力，可以在系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行拓展，使得系統(tǒng)不單單可以進行協(xié)議的轉(zhuǎn)換，還可以實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)、設備運行參數(shù)的監(jiān)控，這使得系統(tǒng)的可擴展性得到了大大地提高。仿真結(jié)果表明系統(tǒng)具有硬件設計簡單、系統(tǒng)集成度高、易擴展以及成本