四冗余通信板的仿真 少不了CAN總線技術(shù)輔助

為提高CAN通信板的抗震性，抗干擾性等綜合性能，采用了雙面布線設(shè)計(jì)。該通信板尺寸規(guī)格嚴(yán)格按照PC/104板的要求做。

(3)冗余設(shè)計(jì)及CAN Hub設(shè)計(jì)

該通信板設(shè)計(jì)了4路冗余，工作時(shí)只有1路CAN通道進(jìn)行工作，采用高位片選的方式進(jìn)行工作通道的選擇，其片選模塊在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)完成。

(4)GAN Hub的設(shè)計(jì)

由于本系統(tǒng)采用“雙光雙電”四冗余的電路設(shè)計(jì)，為提高通信速度，采用485收發(fā)器代替標(biāo)準(zhǔn)的CAN收發(fā)器。光是“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)” 的傳輸，485收發(fā)器是差分傳輸，在形式上都無(wú)法構(gòu)成總線式結(jié)構(gòu)。因此，引入CAN Hub來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，在邏輯上達(dá)到總線式的結(jié)構(gòu)。

3 軟件設(shè)計(jì)

CAN通信板的正常工作離不開(kāi)強(qiáng)大的軟件支持，本系統(tǒng)中控制部分的核心采用PC/104嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。PC/104嵌入式計(jì)算機(jī)擁有可以和PC機(jī)媲美的強(qiáng)大功能，CAN通信板軟件部分的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)就是在PC/104計(jì)算機(jī)上完成的，采用C語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)。C語(yǔ)言具有通用性、高效性和實(shí)時(shí)性，能滿足儀器的實(shí)時(shí)性要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法，把軟件按功能分成若干個(gè)模塊，這些模塊既有一定的獨(dú)立性，又有一定聯(lián)系。每個(gè)模塊的編制要求相對(duì)獨(dú)立，以便對(duì)各模塊進(jìn)行檢驗(yàn)調(diào)試和修改、維護(hù)。這種框架模式的程序可以保證良好的通用性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性、移植性、互換性和獨(dú)立性。

由于CAN核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和SJA1000一樣，因此，開(kāi)發(fā)時(shí)就像面對(duì)SJA1000一樣，編寫(xiě)起來(lái)簡(jiǎn)單方便。本設(shè)計(jì)采用中斷處理的方式來(lái)進(jìn)行任務(wù)的處理。在中斷到來(lái)后進(jìn)行相應(yīng)的處理就可以了。

通信板初始化流程如圖3所示。數(shù)據(jù)發(fā)送流程如圖4所示，數(shù)據(jù)接收流程如圖5所示。

4 系統(tǒng)的仿真

采用Modelsim進(jìn)行仿真。

系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)(TestBench)，例化了模塊can4core和1個(gè)CAN核cantop，并仿真它們之間的通信。

本仿真完全按照 CAN核正常工作過(guò)程進(jìn)行，仿真過(guò)程如下：

①初始化設(shè)置。首先進(jìn)行時(shí)間寄存器的設(shè)置和數(shù)據(jù)格式的設(shè)置。通過(guò)平臺(tái)對(duì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊和CAN核進(jìn)行設(shè)置。

②同步測(cè)試。包括硬同步測(cè)試和重新同步測(cè)試。一個(gè)硬同步后，內(nèi)部的位時(shí)間以同步段重新開(kāi)始。硬同步使引起硬同步的跳變沿位于重新開(kāi)始的位時(shí)間同步段之內(nèi)。

③空FIFO測(cè)試(test_empty_fifo_ext)。該測(cè)試通過(guò)接收2個(gè)數(shù)據(jù)幀，然后讀取接收緩沖器，接著清空緩沖器，再讀取緩沖器，反復(fù)清空和讀取，看FIFO中的數(shù)據(jù)是否被完全清除。

④滿FIFO測(cè)試 (test_full_fifo_ext)。首先清空寄存器，然后通過(guò)不斷地接收數(shù)據(jù)幀來(lái)填滿FIFO并讀取信息，檢測(cè)是否能正常工作。

⑤ 總線空閑測(cè)試(bus-off-test)。通過(guò)不斷發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)使總線處于忙狀態(tài)，致使總線產(chǎn)生錯(cuò)誤，測(cè)試中斷寄存器是否能檢測(cè)到錯(cuò)誤，以及錯(cuò)誤清除后 CAN核能否繼續(xù)正常工作。

⑥Basic CAN模式發(fā)送幀檢測(cè)。測(cè)試CAN核能否正常發(fā)送幀。

⑦寄存器測(cè)試。通過(guò)不停地讀寫(xiě)寄存器，檢測(cè)CAN核寄存器是否正常工作。

⑧總線上數(shù)據(jù)的傳輸。仿真過(guò)程中重要的一點(diǎn)就是總線上是否能夠正常傳輸數(shù)據(jù)信息。

經(jīng)過(guò)仿真可以看到該CAN通信板突破了SJA1000在速度方面的限制，傳輸速度可達(dá)2MHz，有效傳輸速率得到了大幅提高，工作性能良好。

結(jié)語(yǔ)