基于FPGA的CAN總線通信接口的設(shè)計

2．3 CY7C68013A通信控制程序
CY7C68013A提供一種量子FIFO的處理架構(gòu)，使USB接口和應(yīng)用環(huán)境直接共享內(nèi)部含有的4 K FIF0空間。本文CY7C68013A的控制是以異步SLAVE FIFO方式實現(xiàn)的，FPGA對CY7C68013A的邏輯控制實際上是對CY7C68013A內(nèi)部FIFO的異步讀寫控制。設(shè)置CY7C68013A端點2為批量輸入端點(FIF0地址為00)，端點6為批量輸出端點(FIF0地址為1O)。FPGA判斷CY7C68013A的PA[1：0]端口電平，當(dāng)PA[1：0]為01時，FPGA將接收到的CAN總線數(shù)據(jù)寫入端點2對應(yīng)的FIF0空間并上傳給上位機，PA[1：0]為10時，F(xiàn)PGA讀取端點6對應(yīng)的FIFO內(nèi)數(shù)據(jù)。FPGA對CY7C68013A的時序控制嚴(yán)格按照芯片手冊完成。
由于USB數(shù)據(jù)包與CAN數(shù)據(jù)幀是基于兩種不同協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，因此在FPGA內(nèi)開辟了2個512x8bit的FIFO緩存，并要進行必要的格式轉(zhuǎn)換。例如，當(dāng)從USB總線端注入的數(shù)據(jù)大于8字節(jié)時，需要將數(shù)據(jù)分成多幀傳送給CAN總線；當(dāng)數(shù)據(jù)小于8字節(jié)時則在數(shù)據(jù)后填充0。另外，在數(shù)據(jù)傳送給CAN總線之前還需要添加適當(dāng)?shù)膸畔⑴c幀識別碼。

3 軟件設(shè)計
3．1 USB固件程序
USB固件程序是在Keil工具上開發(fā)完成的，除了進行必要的端點及寄存器配置外，程序中使用了自定義請求命令。自定義請求碼通過USB控制傳輸?shù)姆绞絺魉徒o固件，固件程序需要響應(yīng)自定義請求碼的請求信息。本文使用的自定義請求碼為Oxa8，在響應(yīng)代碼中設(shè)置端口PA[1：0]電平值，產(chǎn)生USB控制命令，代碼如下所示。SETUPDAT[2]對應(yīng)控制傳輸端點的Value值，由上位機應(yīng)用程序設(shè)定。

3．2 USB驅(qū)動程序及應(yīng)用程序
使用CYPRESS公司提供的CY7C68013A通用驅(qū)動程序CyUSB．sys。上位機應(yīng)用程序使用VC編寫，也是基于Cypress提供的C++類庫文件CyAP-I.lib設(shè)計完成的。使用的主要函數(shù)包括：BeginDataXfer、FinishDataXfer、XferData等函數(shù)。應(yīng)用程序中設(shè)計了獨立的數(shù)據(jù)接收線程，線程函數(shù)中不斷地發(fā)送USB數(shù)據(jù)讀命令，并完成批量輸人端點的讀操作。當(dāng)有數(shù)據(jù)讀入時，與主線程之間采用事件的線程同步方式，將數(shù)據(jù)讀入計算機內(nèi)存并保存。以下是線程函數(shù)中用于發(fā)送USB控制命令的控制傳輸代碼：


4 實驗調(diào)試與結(jié)果
為驗證設(shè)計的正確性，使用了周立功公司的USBCAN-I產(chǎn)品，與目標(biāo)電路板組成雙節(jié)點通信，2個節(jié)點設(shè)置相同波特率500 Kb／s(BTRO= 00，BTR1=1Ch)和相同幀格式，由測試軟件ZLGCANTest發(fā)送一組數(shù)據(jù)(eOh，e1h，……，e7h)，上位機應(yīng)用程序接收到的數(shù)據(jù)如圖7所示。反過來由上位機應(yīng)用程序注入指令數(shù)據(jù)e0h，a8h，周立功軟件接收到的數(shù)據(jù)為e0h，a8h，00h，OOh……。經(jīng)實驗表明，數(shù)據(jù)收發(fā)正確，近距離通信時，通信速率可高達(dá)1 Mb／s。

5 結(jié)論
使用該方法設(shè)計的CAN總線轉(zhuǎn)換器優(yōu)點在于：使用USB總線完成CAN總線與計算機的數(shù)據(jù)交換，不會影響CAN總線的整體通信速率；通過FPGA控制完成通信接口的設(shè)計，可擴展性好，靈活性強，穩(wěn)定性高。作為空間相機下位機地檢設(shè)備的一部分，F(xiàn)PGA同時還可以完成RS422等總線的通信控制。