基于FPGA和MCU的CAN-VME總線轉(zhuǎn)換設(shè)計
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2 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的軟件設(shè)計
2．1 軟件設(shè)計思路
由FPGA構(gòu)建8個雙口RAM，8路CAN控制器通過這8個雙口RAM與上位VME總線主機進行數(shù)據(jù)通信，RAM口分別映射到VME總線主機內(nèi)存地址和
MCU存儲器空間中。系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸采用MCU中斷主機(VME主機)和主機中斷MCU兩種方式，前者通過觸發(fā)主機外部中斷實現(xiàn)，由雙口RAM里面的中斷控制來決定的，在觸發(fā)中斷后，提示主機讀取CAN控制器接收到的數(shù)據(jù)以及CAN控制器的工作狀態(tài)。主機中斷MCU方式是通過MCU的外部中斷管腳實現(xiàn)的，是由主機寫入雙口RAM的控制字實現(xiàn)的。觸發(fā)該中斷后，MCU就從主機接收要發(fā)送的報文，并發(fā)送到相應(yīng)的CAN節(jié)點上，并配合主機配置CAN控制器的控制模式。中斷流程如圖4，圖5所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/190789.htm
2．2 FPGA的軟件設(shè)計
在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)都由VME主機控制，所以FPGA構(gòu)造雙口RAM(或者8個區(qū)域即可)，使VME主機和MCU在RAM中完成數(shù)據(jù)傳輸。即主機要發(fā)送
的數(shù)據(jù)放入RAM中等待MCU提取，同時MCU發(fā)送的數(shù)據(jù)放入RAM中等待VME主機提取。
2．3 CAN節(jié)點軟件設(shè)計
CAN節(jié)點軟件是本系統(tǒng)的重點，它包括CAN控制器初始化、報文發(fā)送和報文接收3個部分。
初始化主要完成設(shè)置工作方式、接收方式、屏蔽寄存器、驗收代碼寄存器、波特率和中斷寄存器，并且要在復(fù)位模式下進行初始化。初始化流程如圖6所示。
報文發(fā)送就是將代發(fā)的數(shù)據(jù)按照CAN總線協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，組成一幀一幀的報文，送入SJA1000的發(fā)送緩沖區(qū)，觸發(fā)SJA1000發(fā)送即可；報文接收同理。
2．4 MCU轉(zhuǎn)換程序設(shè)計
微控制器程序設(shè)計的主要目的是以最快的速度響應(yīng)中斷請求，完成兩種總線數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和傳輸。編程時采用模塊化思想，每個模塊完成一定的功能。編程采用Keil公司的Keil μVision3編程工具，設(shè)計分為：初始化系統(tǒng)、使能中斷、查詢總線，隨時準備響應(yīng)MCU中斷主機(VME主機)和主機中斷MCU兩種中斷觸發(fā)，并且完成VME總線和CAN總線之間的重組和交換，及時將轉(zhuǎn)換后的信息相應(yīng)地傳送給VME主機或者發(fā)送到CAN節(jié)點上。流程如圖7所示。
3 測試分析
測試過程由VME總線端和CAN總線端互相發(fā)送數(shù)據(jù)包。其中，測試了5組由VME總線發(fā)送到CAN總線的數(shù)據(jù)包；5組由CAN總線發(fā)送到VME總線的數(shù)據(jù)包，記錄如表1所示。由表1測試結(jié)果所示，該系統(tǒng)中CAN總線節(jié)點都設(shè)置在1 Mb／s的速率下，系統(tǒng)可以準確地接受和發(fā)送數(shù)據(jù)包。系統(tǒng)正確率之所以會隨通信速度的提高而提高，主要原因在于系統(tǒng)在不同的通信速度時，數(shù)據(jù)包發(fā)送頻率、發(fā)送的最小延時間隔都不相同。如果需要進一步的提升數(shù)據(jù)發(fā)送的正確率，需要系統(tǒng)在硬件設(shè)計和PCB板制作上分別努力，才能保證盡可能小的干擾，盡可能大的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性。
4 結(jié)語
該系統(tǒng)充分利用了VME總線和CAN總線的優(yōu)點，在FPGA和MCU的基礎(chǔ)上實現(xiàn)相應(yīng)的電路的連接和軟件的設(shè)計，成功地完成兩種不同總線之間的轉(zhuǎn)換，擴展了兩種總線的應(yīng)用范圍。
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