基于FPGA的LIN总线控制器设计与验证
发布时间：2022-01-06 11:16
LIN（Local Interconnect Network）总线作为一种现场总线,广泛应用于汽车网络中,相比于其他常用的汽车总线,例如CAN总线,LIN总线具有结构简单、易于实现、成本低等特点,通常应用于对传输速度和稳健性要求不高的场合中。在汽车网络中,LIN总线网络通常作为CAN总线的下级网络,以达到减轻CAN网络负载和节省成本的目的。近年来,随着智能家居和物联网概念的兴起,LIN总线有了新的用武之地。虽然无线传输方式比较适合于家庭使用,但其算法程序复杂,需考虑功耗问题,而且实现的硬件成本高。在某些场合,有线传输方式仍具有不可替代的地位。本论文的研究目的是设计一款LIN总线控制器,在保证功能完备的情况下能够兼容其他带有LIN功能的芯片。本课题通过对LIN协议的物理层和数据链路层进行了详细的分析和研究后,依据功能将LIN总线控制器进行模块划分,将LIN总线控制器分解成了即互相独立又互相关联的功能模块。使用自顶而下的设计方法对各模块分别进行设计,使用Verilog HDL设计语言对各模块进行行为级描述,并对各模块进行了功能验证。为保证所设计的LIN总线控制器具有通用性,为其设计了一套总...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
综合后原理图
PGA 验证是 SoC 设计流程中一个重要的环节，一方面作为硬件验证工具，计的 RTL 级代码综合实现后写入 FPGA 芯片进行调试检错；另一方面可部分的并行开发。本章主要基于 SoC 平台对 LIN 进行 FPGA 验证，FPG程涵盖了 FPGA 设计的主要流程，它主要分为设计输入、综合、功能仿真序仿真、配置下载、下载后板级调试检错等步骤。硬件设备介绍4.1.1 Nexys4 开发板简介论文用于验证 LIN 总线控制器的硬件平台采用 Xilinx 的 Nexys4 开发板[s4 是一款基于 Xilinx Artix-7 系列的数字电路开发平台。相比早期版本，经Artix-7 FPGA 芯片能够实现更高性能的逻辑，并且能提供更多的容量，更及更丰富的资源。能实现从理论型组合电路到强大的嵌入式处理器的多种s 4 兼容 Xilinx 最新的高性能 Vivado 设计套件以及 ISE 工具包，其中包cope 和 EDK。Nexys4 开发板如图 4.1 所示：
图4.2ALIENTEk MiniSTM32 开发板 LIN 总线收发器 TJA1020 模块IN 总线为单总线结构，LIN 总线上的电压通常为 0-12V，一般来说抗干扰能力越强，传输错误可能性越低，从而增加传输距离。M为 3.3V 或者 5V，甚至 1.8V 等，所以在 LIN 网络的使用中通常为个 LIN 收发器作为总线控制器和总线之间的物理媒体链接。线收发器作为 MCU（总线控制器）端和总线之间的中间器件，可的 ESD（Electrostatic Discharge，静电伤害）对 MCU 的冲击，防压、大电流烧毁内部器件。除了防护 ESD 外，收发器的作用还包，将 MCU 端的低电压（3.3V、5V 等）转换成总线上的高电压（将 RxD 和 TxD 和总线信号 BUS 进行转换。1287RXDNSLPINHBAT
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈基于物联网的智能家居技术[J]. 丁辰汶. 数字通信世界. 2017(12)
[2]LIN总线技术在汽车电子中的应用[J]. 李相华. 电子技术与软件工程. 2016(24)
[3]无人驾驶汽车的发展现状和展望[J]. 杨帆. 上海汽车. 2014(03)
[4]汽车技术发展的电子化、一体化集成和智能化趋势及其对国内发展现状的反思和建议[J]. 潘定海. 中国集成电路. 2013(07)
[5]基于LonWorks总线的智能家居系统设计[J]. 王晓亮,李水明,张银君. 物联网技术. 2013(02)
[6]中国智能家居企业正在走向世界——探索中国HDL品牌智能家居海外成功之路[J]. 梁国芹. 智能建筑. 2013(02)
[7]智能家居总线技术的概述[J]. 赵瑞芬. 科技视界. 2011(04)
[8]几种智能家居网络控制系统方案的分析与比较[J]. 李鸿. 现代电子技术. 2010(03)
[9]基于LIN总线的车身控制系统设计[J]. 汪淼,周国祥,常安云. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2009(01)
[10]CAN总线在汽车网络系统中的研究与应用[J]. 叶强生,陈书明. 微计算机信息. 2008(14)
博士论文
[1]中国汽车制造业市场结构与市场绩效研究[D]. 王继东.山东大学 2016
[2]低碳交通背景下中国新能源汽车的市场扩散研究[D]. 严筱.中国地质大学 2016
[3]基于本体的智能家居关键技术研究[D]. 胡曼冬.中国海洋大学 2014
硕士论文
[1]基于FPGA的串行总线解码与触发技术的研究与实现[D]. 严葛.东南大学 2015
[2]MIPS架构CPU设计及SoC系统实现[D]. 王泽坤.东北大学 2014
[3]LIN总线收发器电路的研究与设计[D]. 秦怀斌.电子科技大学 2013
[4]基于CAN/LIN总线的汽车车身控制模块设计[D]. 王亮.湖南大学 2011
[5]基于LIN协议和TCP/IP协议的智能家居网络研究[D]. 李泉.重庆理工大学 2009
本文编号：3572351
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
综合后原理图
PGA 验证是 SoC 设计流程中一个重要的环节，一方面作为硬件验证工具，计的 RTL 级代码综合实现后写入 FPGA 芯片进行调试检错；另一方面可部分的并行开发。本章主要基于 SoC 平台对 LIN 进行 FPGA 验证，FPG程涵盖了 FPGA 设计的主要流程，它主要分为设计输入、综合、功能仿真序仿真、配置下载、下载后板级调试检错等步骤。硬件设备介绍4.1.1 Nexys4 开发板简介论文用于验证 LIN 总线控制器的硬件平台采用 Xilinx 的 Nexys4 开发板[s4 是一款基于 Xilinx Artix-7 系列的数字电路开发平台。相比早期版本，经Artix-7 FPGA 芯片能够实现更高性能的逻辑，并且能提供更多的容量，更及更丰富的资源。能实现从理论型组合电路到强大的嵌入式处理器的多种s 4 兼容 Xilinx 最新的高性能 Vivado 设计套件以及 ISE 工具包，其中包cope 和 EDK。Nexys4 开发板如图 4.1 所示：
图4.2ALIENTEk MiniSTM32 开发板 LIN 总线收发器 TJA1020 模块IN 总线为单总线结构，LIN 总线上的电压通常为 0-12V，一般来说抗干扰能力越强，传输错误可能性越低，从而增加传输距离。M为 3.3V 或者 5V，甚至 1.8V 等，所以在 LIN 网络的使用中通常为个 LIN 收发器作为总线控制器和总线之间的物理媒体链接。线收发器作为 MCU（总线控制器）端和总线之间的中间器件，可的 ESD（Electrostatic Discharge，静电伤害）对 MCU 的冲击，防压、大电流烧毁内部器件。除了防护 ESD 外，收发器的作用还包，将 MCU 端的低电压（3.3V、5V 等）转换成总线上的高电压（将 RxD 和 TxD 和总线信号 BUS 进行转换。1287RXDNSLPINHBAT
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈基于物联网的智能家居技术[J]. 丁辰汶. 数字通信世界. 2017(12)
[2]LIN总线技术在汽车电子中的应用[J]. 李相华. 电子技术与软件工程. 2016(24)
[3]无人驾驶汽车的发展现状和展望[J]. 杨帆. 上海汽车. 2014(03)
[4]汽车技术发展的电子化、一体化集成和智能化趋势及其对国内发展现状的反思和建议[J]. 潘定海. 中国集成电路. 2013(07)
[5]基于LonWorks总线的智能家居系统设计[J]. 王晓亮,李水明,张银君. 物联网技术. 2013(02)
[6]中国智能家居企业正在走向世界——探索中国HDL品牌智能家居海外成功之路[J]. 梁国芹. 智能建筑. 2013(02)
[7]智能家居总线技术的概述[J]. 赵瑞芬. 科技视界. 2011(04)
[8]几种智能家居网络控制系统方案的分析与比较[J]. 李鸿. 现代电子技术. 2010(03)
[9]基于LIN总线的车身控制系统设计[J]. 汪淼,周国祥,常安云. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2009(01)
[10]CAN总线在汽车网络系统中的研究与应用[J]. 叶强生,陈书明. 微计算机信息. 2008(14)
博士论文
[1]中国汽车制造业市场结构与市场绩效研究[D]. 王继东.山东大学 2016
[2]低碳交通背景下中国新能源汽车的市场扩散研究[D]. 严筱.中国地质大学 2016
[3]基于本体的智能家居关键技术研究[D]. 胡曼冬.中国海洋大学 2014
硕士论文
[1]基于FPGA的串行总线解码与触发技术的研究与实现[D]. 严葛.东南大学 2015
[2]MIPS架构CPU设计及SoC系统实现[D]. 王泽坤.东北大学 2014
[3]LIN总线收发器电路的研究与设计[D]. 秦怀斌.电子科技大学 2013
[4]基于CAN/LIN总线的汽车车身控制模块设计[D]. 王亮.湖南大学 2011
[5]基于LIN协议和TCP/IP协议的智能家居网络研究[D]. 李泉.重庆理工大学 2009
本文编号：3572351
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