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。該通信板尺寸規(guī)格嚴格按照PC/104板的要求做。

(3)冗余設(shè)計及CAN Hub設(shè)計

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

(4)GAN Hub的設(shè)計

由于本系統(tǒng)采用“雙光雙電”四冗余的電路設(shè)計，為提高通信速度，采用485收發(fā)器代替標準的CAN收發(fā)器。光是“點對點” 的傳輸，485收發(fā)器是差分傳輸，在形式上都無法構(gòu)成總線式結(jié)構(gòu)。因此，引入CAN Hub來對信號進行處理，在邏輯上達到總線式的結(jié)構(gòu)。

3 軟件設(shè)計

CAN通信板的正常工作離不開強大的軟件支持，本系統(tǒng)中控制部分的核心采用PC/104嵌入式計算機系統(tǒng)。PC/104嵌入式計算機擁有可以和PC機媲美的強大功能，CAN通信板軟件部分的開發(fā)和設(shè)計就是在PC/104計算機上完成的，采用C語言進行設(shè)計。C語言具有通用性、高效性和實時性，能滿足儀器的實時性要求。在設(shè)計過程中采用了模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計方法，把軟件按功能分成若干個模塊，這些模塊既有一定的獨立性，又有一定聯(lián)系。每個模塊的編制要求相對獨立，以便對各模塊進行檢驗調(diào)試和修改、維護。這種框架模式的程序可以保證良好的通用性、可維護性、可擴展性、移植性、互換性和獨立性。

由于CAN核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和SJA1000一樣，因此，開發(fā)時就像面對SJA1000一樣，編寫起來簡單方便。本設(shè)計采用中斷處理的方式來進行任務(wù)的處理。在中斷到來后進行相應(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進行仿真。

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

本仿真完全按照 CAN核正常工作過程進行，仿真過程如下：

①初始化設(shè)置。首先進行時間寄存器的設(shè)置和數(shù)據(jù)格式的設(shè)置。通過平臺對本系統(tǒng)設(shè)計模塊和CAN核進行設(shè)置。

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

③空FIFO測試(test_empty_fifo_ext)。該測試通過接收2個數(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測試 (test_full_fifo_ext)。首先清空寄存器，然后通過不斷地接收數(shù)據(jù)幀來填滿FIFO并讀取信息，檢測是否能正常工作。

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

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

⑦寄存器測試。通過不停地讀寫寄存器，檢測CAN核寄存器是否正常工作。

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

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

結(jié)語