### CAN总线数据采集与控制系统的FPGA+MCU结构实现
#### 一、引言
CAN总线作为一种广泛应用的现场总线技术，其特点包括采用短帧结构（最多8个数据字节）以及无破坏性的基于优先权的总线仲裁机制。这些特性使得CAN总线非常适合应用于低成本、高抗干扰的多机控制系统中。此外，基于FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的设计能够减少所需芯片的数量和种类，降低功耗，并提高系统的灵活性和可靠性。
#### 二、系统设计概述
##### 2.1 CAN智能控制节点设计
- **核心组件**: AT89C51单片机作为核心处理器。
- **接口控制**: FPGA用于控制各种接口电路，如A/D转换器、D/A转换器以及键盘和显示器等，简化了硬件设计，提高了系统的集成度和可靠性。
- **CAN通信控制器**: 利用FPGA实现CAN通信控制器，增强了系统的可编程性和灵活性。
##### 2.2 CAN总线接口电路设计
- **组成**: CAN总线接口电路主要包括CAN通信控制器（由FPGA实现）和CAN总线收发器82C250。
- **控制器**: 使用的是Philips公司的SJA1000 CAN总线控制器，通过FPGA来实现其功能，以适应不同的应用场景需求。
- **收发器**: 82C250是一种高性能的CAN总线收发器，负责将数字信号转换为物理层信号，实现与外部CAN总线的连接。
#### 三、系统功能及优势
- **功能**: CAN智能控制节点能够采集现场设备的数据，并控制现场设备的运行，同时还支持与其他节点及计算机之间的通信。
- **优势**:
- **结构简单**: 通过FPGA集成多种接口控制功能，减少了所需芯片数量，简化了硬件设计。
- **设计灵活**: FPGA的可编程性允许根据具体需求调整设计，提高系统的适应性和扩展性。
- **可靠性高**: FPGA实现的CAN通信控制器提高了系统的稳定性和可靠性。
- **成本效益**: 减少了硬件成本，同时也降低了能耗。
#### 四、总结
基于FPGA+MCU结构实现的CAN总线数据采集与控制系统具有明显的优势：简化了硬件设计，提高了系统的集成度和可靠性，同时具备良好的扩展性和灵活性。这种设计思路不仅适用于现有的多机控制系统，也为未来更多基于CAN总线的应用提供了新的可能性和发展方向。随着FPGA技术的不断发展和完善，未来的CAN总线系统将更加高效、可靠且易于维护。
