基于AMBA总线的eCAN控制器设计

发布时间：2017-08-25 09:06

  本文关键词：基于AMBA总线的eCAN控制器设计

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【摘要】：随着汽车电子技术的不断发展,汽车上应用的电子单元数目不断增加,汽车控制系统间通信的可靠性已经成为汽车电子行业迫切需要解决的问题。CAN总线是一种有效地支持多主控、多节点同时发送的现场总线,它具有实时性强,传输速率高,受干扰率低等优点,非常适合应用于汽车电子和工业控制等领域。控制器局域网(Controller Area Network, CAN)是CAN总线协议的实现,是将各个节点连接到总线网络的重要环节。增强型控制器局域网(Enhanced Controller Area Network, eCAN)是一种增强型的控制器局域网。与CAN控制器相比,eCAN控制器增加了独立的接收屏蔽、定时功能。本文结合CAN控制器的发展现状,深入分析了目前国内外CAN控制器的发展趋势,结合高级微控制器总线体系(Advanced Microcontroller Bus Architecture, AMBA)和CAN总线,完成基于AMBA总线的eCAN控制器设计。论文首先论述了AMBA总线和CAN总线协议,然后采用自顶向下的设计方法将eCAN控制器划分成寄存器控制逻辑、邮箱存储控制逻辑、低功耗逻辑、接收滤波逻辑、发送控制逻辑、定时器管理逻辑、位时序逻辑、位处理逻辑八个模块,其中定时器管理模块是本文设计的关键点,位时序和位处理模块是本文设计的难点,并用Verilog硬件描述语言(Hardware Description Language, HDL)对各个模块进行寄存器传输级(Register Transfer Level, RTL)描述,同时对各子模块及顶层模块进行功能仿真,然后将设计的eCAN控制器下载到现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)进行原型验证,最后采用中芯国际55nm的工艺库进行逻辑综合,在100MHz的时钟频率下,综合后芯片面积为44453.353547μm2。本论文设计的eCAN控制器功能完善,性能可靠,达到了CAN2.0协议的各项要求,可以直接挂载在高级外设总线(Advanced Peripheral Bus, APB)上,在实际应用中可将其直接应用于CAN总线通信系统或作为外设嵌入到片上系统(System on Chip, SoC)中。因此本论文设计的eCAN控制器具有一定的工程应用价值和良好的发展前景。
【关键词】：CAN控制器 AMBA总线 片上系统 现场总线 现场可编程门阵
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 研究内容与设计指标11-12
• 1.3.1 研究内容11-12
• 1.3.2 设计指标12
• 1.4 论文组织12-13
• 第二章 相关技术分析13-25
• 2.1 AMBA总线13-17
• 2.1.1 AHB总线13-15
• 2.1.2 APB总线15-17
• 2.2 CAN总线17-22
• 2.2.1 CAN总线的电气特性17-18
• 2.2.2 CAN协议分层18-19
• 2.2.3 帧类型及帧结构19-22
• 2.3 CAN总线的物理连接22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 eCAN控制器的系统结构25-37
• 3.1 eCAN控制器的整体架构25-26
• 3.2 控制和状态寄存器26-29
• 3.3 eCAN的传输特性29-34
• 3.3.1 eCAN的初始化29-32
• 3.3.2 eCAN的配置32-33
• 3.3.3 中断管理33-34
• 3.4 eCAN控制器的顶层框图34-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第四章 eCAN控制器的寄存器传输级设计37-67
• 4.1 寄存器控制模块37-40
• 4.2 邮箱存储控制模块40-42
• 4.3 低功耗模块42-44
• 4.4 接收滤波模块44-46
• 4.5 发送控制模块46-48
• 4.6 定时器管理模块48-50
• 4.7 位时序模块50-55
• 4.7.1 同步设计51-53
• 4.7.2 位定时设计53-54
• 4.7.3 采样点和发送点的生成54-55
• 4.7.4 位时序RTL级电路图55
• 4.8 位处理模块55-65
• 4.8.1 位填充模块57-58
• 4.8.2. CRC校验58-59
• 4.8.3 发送位处理模块59-60
• 4.8.4 接收位处理模块60-62
• 4.8.5 错误管理逻辑62-64
• 4.8.6 位处理模块的RTL级电路图64-65
• 4.9 本章小结65-67
• 第五章 验证及结果分析67-79
• 5.1 功能验证67-71
• 5.1.1 仿真环境67
• 5.1.2 验证平台67-68
• 5.1.3 验证结果分析68-71
• 5.2 FPGA验证及结果71-76
• 5.3 DC综合与时序验证76-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 6.1 总结79
• 6.2 展望79-81
• 参考文献81-83
• 致谢83-85
• 攻读硕士期间发表的论文85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 吴鹏;汪秉文;;基于CAN总线的智能控制器的设计[J];舰船电子工程;2011年09期

2 贾建峰;崔培玲;;基于FPGA的ARM与CAN控制器的接口设计与实现[J];计算机测量与控制;2010年11期

3 韩成浩;高晓红;;CAN总线技术及其应用[J];制造业自动化;2010年02期

4 王新平;龚玉梅;王旭辉;;基于CPLD的CAN控制器与DSP通信接口设计[J];科学技术与工程;2009年09期

5 ;Research of improving the dynamic scheduling algorithm in the CAN bus control networks[J];Journal of Systems Engineering and Electronics;2008年06期

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本文编号：736217