基于DSP的eCAN总线与SPI总线之间数据转换器的设计与实现

发布时间：2020-10-10 21:15

　　 CAN总线和SPI总线都是现场总线,被广泛的应用于通信领域。随着通信技术的不断发展,其作用也越来越重要。本次研究课题来源于一款具有丰富外设资源的工控类DSP芯片,其中eCAN模块和SPI模块都是作为独立的外设存在。在两个模块之间进行数据交换时,需要涉及到RAM、中断、CPU等单元。这种通过CPU控制、处理两个模块之间的数据交换的方式,会降低CPU的工作速率。针对这两个模块之间数据传输的复杂性,本论文提出在两个模块之间设计一个总线数据转换模块,用来对两模块之间的数据进行快速传输。该方案不仅提高了 CPU工作的效率,也提高了数据传输的准确性。整个设计采用多级模块化、自顶向下、多层次的设计理念。其中,转换模块是整个设计的核心部分,包括标识符逻辑控制、解码/编码模块、异步FIFO模块和串/并转换模块。对于接收来自eCAN总线的消息,需要对标识符进行匹配过滤操作,通过对控制场中的DLC解码,来对数据场中的数据进行接收并存储;当向eCAN总线发送数据时,通过编码和标识符控制逻辑对数据进行格式转换,使其成为能够被eCAN控制器中接收缓冲区所接收的数据格式。上述设计方案能提高数据传输的灵活性,降低硬件复杂度。本论文采用Verilog HDL硬件描述语言对各个功能模块进行RTL级设计,利用NC-verilog仿真工具对设计模块进行仿真验证。仿真的结果表明:数据可以通过该转换模块在两个总线上进行传输,证明了设计的可行性和正确性。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN911.72;TP273
【部分图文】：

分层结构,数据链路层,消息

图２．１?ｅＣＡＮ分层结构图??由上图可知，ｅＣＡＮ模块的分层结构只相当于丨ＳＯ分层结构中的数据链路层??和物理层。相对于丨ＳＯ分层的高５层，则没有涉及到。其中，物理层中主要是与??外界进行物理信号传输，涉及到位传输、速率以及驱动器的配置；对应于数据链??路层，ｅＣＡＮ协议主要包括对象层（逻辑链路控制层ＬＬＣ）和传输层（介质访问??控制层ＭＡＣ），对象层主要是对接收到的消息进行处理；传输层可以对发送消息??和接收消息进行逻辑控制，这是ｅＣＡＮ协议的核心。??２．１．３巾贞格式描述??ｅＣＡＮ协议从本质上来说，是对消息进行定义的协议，在协议中是没有地址??信息。这意味着，消息从一个节点进行发送时，不需要接收方的地址。总线上所??有的消息都可以被接收，不管是否需要。即消息在发送过程中，网络上的节点是??否接收这个消息是由消息本身所决定的。ｅＣＡＮ协议支持五种不用的传输帧类型：??数据帧：携带数据从发送节点传输到接收节点；??远程帧：要求发送节点发送有相同标识符的数据帧；??

数据帧,格式,标识符,标准格式

粒巫芟哂耄樱校勺芟咧?涫?葑?黄鞯纳杓朴胧迪郑崳?应答场和帧结尾ｔ２９］。其中数据场可以没有数据。有标准格式和扩展格式两种不同??的数据格式，具体格式如图２．２所示。??ｂｉｔ?ｌｅｎｇｔｈ＾?ｌ「ｉ２〇ｒ３２?丨?６「０－８?ｂｙｔｅｓ?｜?１６?｜?２?｜?７??Ｕ?｜?ｔ?｜?ｆ?１?Ｕ??ｃｏｎｔｒｏｌ?ｂｉｔｓ?ＣＲＣ?ｂｉｔｓ?ｅｎｄ??ｓｔａｒｔ?ｂｉｔ?」‘广，」??ｄａｔａ?ｈｅｌｄ??ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ?ｆｉｅｌｄ?ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ??图２．２?ｅＣＡＮ数据帧格式??标准格式如下：??ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ?ｆｉｅｌｄ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｆｉｅｌｄ?ｄａｔａ?ｆｉｅｌｄ??＜?？?？?？?？?？??Ｓ?Ｒ?Ｉ??ＵｂｉｔｌＤ?｜ｔ｜〇｜；｜?ｄｌｃ????图２．３标准帧格式的仲裁场??扩展格式如下：??ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ?ｆｉｅｌｄ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｆｉｅｌｄ?ｄａｔａ?ｆｉｅｌｄ??？?？?？?？?？?？??？?１１?ｂｉｔ?ＩＤ?？?ｌ?１８?ｂｉｔ?ＩＤ?［?［?ｒ〇?ｄｌｃ??图２．４扩展帧格式的仲裁场??如图２．４所示，标准格式由１１位的标识符位和一位（远程发送请求位）ＲＴＲ??位构成［３Ｇ］，标识符（ＩＤ２８－ＩＤ１８）是按照从高到低的顺序发送。其中，高７位不能??全是“隐性”，即不能全为１。ＲＴＲ位用来确定发送的数据帧（“隐性”）还是??远程帧（“显性”）；扩展格式是由１１位的基本标识符、替代远程请求位（ＳＲＲ）、??标识符扩展位（ＩＤＥ）、１８位的扩展标识符和远程发送请求位（ＲＴＲ）构成。其??中

帧格式,标识符,标准格式