基于PXI总线高可靠CAN适配卡的设计与实现.pdf

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1、2015拄仪表技术与传感器2015第12期InstrumentTechniqueandSensorNo．12基于PXI总线高可靠CAN适配卡的设计与实现甄国涌，宋全伟，刘东海(中北大学，电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051)摘要：根据某测试任务的要求，对CAN传输的可靠性进行调研和分析，设计了一种基于PXI总线的CAN适配卡。以PCI9054为“桥接”芯片，以FPGA为核心控制器实现上位机与CAN接口的通信。以C8051F060作为CAN总线的核心控制器实现CAN数据收发、缓存及编帧等功能。该适配卡可靠性高，已稳定工作于某航天测控系统。关键词：CAN适配卡；PXI总线

2、；FPGA；C8051F060中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)12—0049—04DesignandImplementationofReliableCANAdaptorCardBasedOnPXIBusZHENGuo—yong，SONGQuan—wei，LIUDong—hai(NationalKeyLaboratoryforElectronicMeasurementTechnology，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：ACANadaptorcardhasbeende

3、signedaccordingtothetesttaskrequirementsbasedonPXIbusaftertheresearchandanalysisofthereliabilityofCANtransmission．ThePCI9054wasusedasthe“bridge”chipandFPGAwasusedascorecontrol—lerstoimplementthecommunicationbetweenuppercomputerandCANinterface．TheC8051F060wasusedasthecoredeviceoftheadaptorcard

4、toachievethefollowingfunctions，suchasthecommandissued，thereception，thecacheandcodingofCANdateandSOon．Thecardwasputintoserviceinaspacemeasurementandcontrolsystemdependingonitshighreliability．Keywords：CANadaptorcard；PXIbus；FPGA；C8051F0600引言CAN总线不但在汽车行业中应用广泛，而且在工业控制领PC19054域、航天航空领域中得到广泛应用”。在航天测试

5、系统及某些++工业控制过程中需要计算机作为上位机来监控系统，因此需要Ping,~FPGA逻辑控制Pong~一个接口来实现底层CAN网络与上位机的通信。PXI总线++与PCI兼容，其高速的传输速率、开放的软件架构以及价格优审嘶SPI中断⋯SPI势使之成为当今自动化应用和测试的标准台。因此本文根据37．i二‘：：：：：一8051核jj8051核某航天测试任务的要求设计了一种基于PXI总线的CAN适配土⋯．。：：：：：：：：：王：：：⋯⋯⋯卡。CAN控制器；cAN控制器!在航天测控领域中，可靠性是第一位的。然而很多测控系统工作现场条件非常恶劣，对系统的可靠性提出更高的要求。所以本设计的

6、关键技术在于可靠性，从CAN总线利用率、系统级冗余及容错等方面提高适配卡的可靠性。CAN总线驱动器lCAN总线驱动器21系统总成图1系统结构框图适配卡通过PCI9054“桥接”芯片，实现上位机与CAN接口2CAN接口硬件电路设计的通信。采用C8051F060单片机内部集成的CAN核实现数据CAN协议控制器采用C8051F060单片机内部集成的CAN链路层，通过CAN收发器TJA1040实现物理层协议。适配卡设控制器。CAN控制器包含1个CAN核、消息RAM(独立于CIP-计框图如图1所示。FPGA通过背板总线接口接收主机卡发出51的RAM)、消息处理状态机和控制寄存器。CAN接口

7、硬的指令，再经过CAN总线接口转发给各个现场总线CAN节点；件电路如图2所示。另外，通过CAN总线接口接收各个现场总线CAN节点数据，再CAN协议控制器和物理总线之间接口采用TJA1040。120通过背板总线接口上传给上位机。为了提高适配卡工作的可Q电阻为提供总线接口阻抗匹配，防止信号反射。电容靠性，采用CAN总线冗余设计，即当一路CAN节点发生错误停cc。用于滤除CAN总线上高频干扰。二极管D、D会在总止工作后，系统会识别故障并自动切换到另一路CAN节点继线电压异常时将电平钳位