基于FPGA的CAN总线通信系统.pdf

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1、万方数据．2482．C计。算mp机ute测r嚣M与eas控ur制em。e2n00t主笔o¨ntr20：厂诱i吾F三网·＆CII以pI1胜，qI文章编号：1671—4598(2009)12—2482一03中围分类号：’I'P336文献标识码：A基于FPGA的CAN总线通信系统陈萍1’2，姜秀杰1(1．中国科学院空间科学与应用研究中心，北京100190；2．中国科学院研究生院。北京100049)摘要：为了克服单片机固有的缺陷。满足航天控制的需求，文章提出了如何利用FPGA采用查询的方式控制CAN控制器SJAl000，从

2、而实现CAN总线数据通信的方法；介绍了该系统的硬件构成、芯片选择和身t成原理，对FPGA的控制程序进行了分析和设计；实验结果表明，系统完伞满足CAN总线通信要求，与以往基于单片机的CAN总线通信系统相比较，降低r体积、重量和功耗，具有优越性；该设计已成功应用于譬载电场仪的地面检测设备中。关键词：FPGA；SJAl000；CAN总线通信SystemforCANBUSCommunicationBasedonFPGAChertPin91一．JiangXiujiel(1．CenterofSpaceScienceandApp

3、liedResearch，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，ChinaI2．GraduateUniversity，ChineseAcademyofSciences。Beijing100049，China)Abstract：InordertoovercometheinherentdefectsofMCUandsatisfythedemandsofastronauticcontrol，thepaperputsforwardhowtorealizeCANbuscommunica

4、tionbyutilizingFPGAtOcontroltheCANcontrollerSJAl000whichworksintheinquirymode．Thehardwarestructure，chipselection。andcompositionprincipleofthedevicearediscussed．ThecontrolprocessofFPGAisanalyzedanddesigned．ThetestresultsshowthatthesystemsatisfiesalItherequireme

5、ntsofCANbuscommunication．Thesystemwhichhasdecreasedthevolume，weightandpowerconsumptionhasitsownadvantagescomparedwiththeconventionalsystembasedonMCU．ThedesignhasbeenappliedtOthegroundtestequipmentofsatellite-bornelectricalfieldmillsuccessfully．Keywords：FPGA；SJ

6、Al000；CANbuscommunication0引言CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网)总线是一个多主机异步串行总线，也是国际上应用最广泛的现场总线之一。在现场总线中，它是惟一被IS0国际标准化组织批准的现场总线。由于其优良的性能及独特的设计，CAN总线已被广泛地应用于各种分布式控制系统中。特别是由于CAN总线具有抗干扰性强、高数据传输率及低成本等优点，在小卫星和微小卫星中得到了越来越广泛的应用。我国发射的航天“清华一号”和“纳星一号”等多颗小卫星都采用了主从两套CAN总线作为星上

7、数据总线。英国Surrey大学卫星技术公司(SSTL)也多次使用CAN总线作为多颗小卫星总线，并且取得了飞行成功[1]。在传统的CAN总线数据通信系统中．通常采用MCU+SJAl000+CAN总线收发器的方案实现，但是单片机速度较低、资源较少，当受到强电磁干扰便很容易出现程序跑1￡。这种问题在航天控制中表现得尤为突出。比如在星载计算机与CAN总线的接口问题中，CPU和CAN总线接口采用地址直接映射。接口时序设计重点是接口控制逻辑必须符合关键参数的读写时序要求。为此，采用FPGA技术以求很好地解决接收稿日期：2009

8、—04—21；修回日期：2009—06一09。基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2007AAl22127)。作者简介：陈萍(1983一)，女。硕十研究生，主要从事琶行器综合电子系统力’向的研究。姜秀杰(1965一)，女，博上，研究员。主要从事E行器综合电子系统方向的研究。中华测控网chinamca．corn口问题。本文根据某课题的要求设