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为实现CAN总线与计算机的通信,便于CAN总线系统调试,提出一种基于FPGA的CAN总线转换USB接口设计方案。利用USB总线与计算机通信,详细论述了FPGA对SJA1000与CY7C68013A的具体控制过程以及CAN总线的通信实现。这种方法数据传输速率高,设计灵活,可扩展成多路总线的通信接口。目前已成功应用于空间相机下位机系统的地面检测设备中。
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一种一种CAN总线转换总线转换USB接口的设计方案接口的设计方案
为实现CAN总线与计算机的通信,便于CAN总线系统调试,提出一种基于FPGA的CAN总线转换USB接口设计
方案。利用USB总线与计算机通信,详细论述了FPGA对SJA1000与CY7C68013A的具体控制过程以及CAN总
线的通信实现。这种方法数据传输速率高,设计灵活,可扩展成多路总线的通信接口。目前已成功应用于空间
相机下位机系统的地面检测设备中。
摘要:为实现
CAN总线是现场总线的一种,因为其成本低、容错能力强、支持分布式控制、通信速率高等优点在汽车、工业控制、航
天等领域得到广泛应用。但是计算机没有CAN总线接口,为了进行CAN总线的调试,必须具有专用的适配卡才能实现与计算
机的通信。目前常用的CAN转换器是基于单片机设计的,一般只适用于单路CAN总线的数据转换,可扩展性差。
在小卫星相机下位机系统中使用了多种总线,如CAN总线与卫星管理计算机的通信;RS422(或RS485)总线与成像单元等
下行单元的通信。在进行相机下位机系统地面调试时,可能需要多种总线转换器。采用FPGA将不同总线协议转换成
USB2.0、RS232等可与计算机直接交换数据的协议,可增强设计的灵活性,降低设计的成本和复杂性,且可实现多路总线
的数据通信接口。
这里以CAN总线通信接口为例,详细论述了基于FPGA的CAN总线转换USB接口的设计方案。
1 系统硬件组成系统硬件组成
实现CAN总线与计算机双向通信接口的核心是FPGA。它首先接收来自CAN总线的数据,保存在FPGA内部设计的FIF0缓
存中,经过内部数据格式的转换后,由USB控制器读取并上传给计算机。而总线数据注入过程的数据流向与之相反。FPCA选
用Xilinx公司的Spartan3的XC3S200,系统硬件结构如图1所示。
图1 硬件结构框图
1..1 USB接口电路接口电路
USB是一种支持即插即用及热插拔的串行总线,它具有传输速率高、连接灵活、使用方便等优点。CYPRESS公司的EZ-
USB芯片CY7C68013A支持USB2.0协议,通信可靠,传输速率可达480 Mb/s。CY7C68013A工作在SLAVE FIF0异步通信
方式下,接口电路如图2所示。
图2 CY7C68013A接口电路
SLAVE FIFO异步写周期中,高电平需维持70ns,低电平需维持50ns,理论最高传输速率为8Mb/s,而CAN总线的最高
传输速率为1Mb/s,符合通信要求。端口PA0~PA1用作USB控制器端向FPGA发送读写命令的控制线,由USB固件程序配
合上位机端自定义请求代码产生PA端口的控制信号。另外使用了EEPROM芯片24LC128存放USB固件程序。
1..2 CAN总线接口电路总线接口电路
选用Philips公司的SJA1000作为CAN控制器,采用PCA82C250作为CAN收发器,并在CAN控制器与收发器之间使用
6N137进行光电隔离,以增强抗干扰能力。将MODE引脚接高电平即SJA1000工作在INTEL模式, 引脚与复位芯片
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weixin_38741101
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