基于FPGA的CANopen從站設(shè)計.pdf

1、獨創(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)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得云望王些太堂或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。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)庫進行檢索，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)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明)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、測試儀器之間

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

4、的CANopen從站。本文提出了一種通用CANopen從站的設(shè)計方法。CANopen從站的硬件設(shè)計以EPlS40F780C5FPGA器件為核心，利用本文設(shè)計的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)計通過對CAN總線協(xié)議的分析，以及根據(jù)目前市場上主流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)，將其分為三個大模塊，包括寄存器控制模塊、位時序邏輯模塊、位數(shù)據(jù)流處理

5、模塊，對設(shè)計的CAN控制器模塊進行了時序仿真。同時利用芯片的外設(shè)資源，設(shè)計了時鐘電路、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)計方面，對CANopen從站進行了協(xié)議棧的移植。整個系統(tǒng)的代碼遵循模塊化的設(shè)計原則，包括對象字典的讀／寫模塊、NMT控制模塊、SDO報文處理模塊和PDO報文處理模塊。采用分層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)CANopen協(xié)議的功能，分

6、別對硬件驅(qū)動層、CANopen協(xié)議，以及設(shè)備規(guī)范應(yīng)用層進行了設(shè)計。最后提出了CANopen從站的測試方案，采用CANoe軟件設(shè)計了CANopen主站的上位機軟件，上位機通過CANCardXL接口卡與CANopen從站通信，在125Kbps的波特率下，測試了NMT、SDO、PDO報文通信及CAN總線負載，并采用力科示波器WaveRunner44MXiA進行了實時報文觀測。結(jié)果表明基于FPGA的CANopen從站設(shè)計合理，并實現(xiàn)了NMT、S