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时间:2019-05-12
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1、东南大学硕士学位论文SOC芯片中CAN总线控制器的设计姓名:艾萱申请学位级别:硕士专业:电子科学与技术(集成电路设计)指导教师:时龙兴20080428摘要控制器局域网(ControllerAreaNetwork,CAN)最早是德国BOSCH公司为解决汽车内部测量与执行部件之间的数据通信问题在20世纪80年代提出的一种现场总线,目前其总线规范已被广泛应用于离散控制领域。CAN采用多主通信方式和短帧传输结构,每帧的有效字节数为8个,传输时间短,受干扰概率低;当节点严重错误时,具有自动关闭的功能,切断该节点与总线的联系,使总线上的其它节点不受影响,具有较强的抗干扰能力。论文以设计一个S
2、OC芯片中的CAN总线节点控制器为研究目标,首先对CAN总线的特点、电气特性以及CAN2.0协议规范进行了深入地分析研究;然后在此基础之上采用“自项向下”的设计方法将要设计的模块划分为五个功能模块,明确其功能;并使用VefilogHDL语言分别设计各功能模块电路,从而实现了CAN总线控制器接收/发送过程中的报文构:勘分解、位时序、标识符滤波、错误检测和状态界定等工作;接着采用Synopsys公司的仿真软件VCS对所设计的控制器进行功能仿真并分析结果,仿真结果表明其功能正确。然后将设计的CAN总线控制器下载到FPGA,并和现有CAN控制器SJAl000分别设计两个CAN节点使其相互
3、通信实现FPGA验证,其结果表明该设计可以和SJAl000在5kbps~1Mbps的通信速率、10米的传输距离下正常通信;最后采用DesignCompiler以中芯国际SMICO.18tam工艺对该设计进行逻辑综合,综合的结果表明其面积为0.909176mm2。仿真、验证和逻辑综合的结果表明:所设计的CAN总线控制器达到了CAN2.0协议的要求,实现CAN2.0协议物理层和数据链路层的功能。关键词:控制器局域网现场总线CAN总线控制器VerilogHDLFPGAAbstractABSTRACTControllerAreaNetwork(CAN)isasortof冈edBus.It
4、ismentionedbyBOSCHCompanyinGermanyin1980satfirst.CANisusedtosolvetheproblemsofthecommunicationinacarfirstly.NowCAN’sstandardisusedinmanyindustryaleas.CANcommunicationusesmulti·matermodeandshortframewhichhasonly8availabilitybytes.Soitsmassageistransmitedfast,andCan’tbedisturbed.WhenCANnodehast
5、erriblemistakes,thenodecanshutdownbyitself,andcutofftheconnectionwithothernodesonCANBustOavoidinfectingthem.ACANBuscontroUcrofCANnodeisdesignedandimplcmentatedinthisthesis.ThethesisanalysesandresearchesCAN’ScharactersandCANSpecificationVersion2.0,andthenUSe“Top—Down”designmothedtodesignthecon
6、troller.TheCANBuscontrollerisdividedintofivemoduleswhichhavedifferentfunctions.ThesemodulesaleimplementatedandconnectedbyVerilogHDL.TheCANBuscontrollerCanconstructmassages,analysemsassges,producebittiming,filtrateidentifiers,detectelTors,andSOon.Thenthedesignshoulebesimulatedandverified.TheCA
7、NBuscontrollerissimulatedbyVCSofSynopsysCompany.Thesimulationresultsindicatethatthedesign’Sfunctionsarecorrect.Afterthesimulation,thedesignisdownloadedtoFPGA.ThentWOCANnodesareimplementedbytheCANBuscontrollerandSJAl000.Thetwonodescailcommunic
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