随着现场总线技术应用的越来越广泛,出现了各种现场总线标准。其中,CAN总线标准作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式,已被广泛应用到各个自动化控制系统中,它也成为国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。CAN协议是一个非常简单的协议,仅仅定义了物理层和数据链路层,这样所形成的简单上层协议没有通用性,和其他系统不能兼容,因此需要一个更开放的、标准化的高层协议来定义CAN报文中的标识符和字节数据。
CANopen是一个基于CAN的高层协议,它对应用层做了具体规范,同时提供半富的标志符定义。由于CANopen协议具备了良好的通用性和扩展性,因此不同厂商的设备可以依靠该协议通过总线进行稳定的互联通信。目前,CANopen的应用环境多局限在微处理器接CAN控制器芯片,软件运行的方式,不仅运行及通信效率不高,还占用了较多的资源。本课题拟利用可重构技术来解决上述问题。可重构技术是基于可重构FPGA的,它将多个HDL语言描述的功能电路编译产生为配置文件,下载更新到FPGA硬件中,使该硬件具备配置文件所描述的硬件电路功能。本文分析了目前两种构建系统的可重构方式,结合这两种方式的优点,并根据CANopen协议的特点,提出了一种通过软核处理器指令使模块重组的可重构方法,在此基础上构建了动态可重构CANopen节点模型。
本文首先简单介绍了CAN总线标准以及CANopen协议的相关细节,然后针对CANopen协议提出了一种动态可重构的CANopen节点模型,并分析了基于这一模型的CANopen协议芯片需解决的问题以及它的性能。随后根据CANopen协议规范,介绍了基于上述模型的功能模块划分、功能模块之间同步接口的设计、一些重要功能模块的设计与验证。并通过仿真波形及相关分析,说明利用这种模型构建系统的正确性。采用本课题提出的可重构技术来设计CANopen协议芯片,对于CAN/CANopen的应用与拓展,都有很好的参考价值。
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上传时间: 2021-06-04
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