基于FPGA的PC／104-CAN通訊板設計

0 引 言
PC／104嵌入式控制PC出現于20世紀80年代末，并于1992年形成IEEEP966．1標準。它一方面繼承了PC的所有資源，另一方面又對PC的各個(gè)方面做了優(yōu)化設計，使其與IBM PC完全兼容，并具有體積小，功耗低，工作溫度寬，可靠性高等特點(diǎn)。采用了獨特
的“自棧式”總線(xiàn)連接、模塊化結構，使用起來(lái)靈活方便；采用面向對象的硬件設計方法，使得在PC／104標準上開(kāi)發(fā)的擴展模塊具有更強的通用性和更長(cháng)的生命期；它以其優(yōu)良的品質(zhì)、高可靠性及模塊化，廣泛應用于工業(yè)控制、航空航天、軍事、醫療、消防設備、智能儀器儀表、導航、通訊、數控、自動(dòng)化生產(chǎn)設備、便攜式計算機等領(lǐng)域。
CAN(Controller Area Network)總線(xiàn)是一種有效支持分布控制或實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò )，采用多主協(xié)議，廢除了傳統的站地址編碼，而采用對通信數據塊進(jìn)行編碼的方法，使網(wǎng)絡(luò )內節點(diǎn)個(gè)數在理論上不受限制。它具有總線(xiàn)仲裁、錯誤檢測、自動(dòng)重發(fā)等功能。由于采用了許多新技術(shù)及獨特的設計，CAN總線(xiàn)具有高實(shí)時(shí)性、卓越性能、高可靠性、能獨特靈活設汁和低廉價(jià)格，已廣泛應用于工業(yè)現場(chǎng)、控制、智能大廈、小區安防、交通工具、醫療儀器、環(huán)境監控等眾多領(lǐng)域。目前，它已被公認為是幾種最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。隨著(zhù)科技的發(fā)展，同一系統應用多種總線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)成為一種趨勢。本設計利用FPGA完成PC／104總線(xiàn)和CAN總線(xiàn)之間的相互通訊，將兩總線(xiàn)相結合，優(yōu)勢互補，使兩總線(xiàn)有更大應用價(jià)值和更廣闊的使用前景。

1 硬件設計
1．1 系統硬件結構
本設計采用PC／104模板形式，具有很強的方便性和可擴展性，其系統的硬件結構如圖1所示。

由于PC／104總線(xiàn)采用的是地址數據總線(xiàn)分離的總線(xiàn)結構，而CAN總線(xiàn)協(xié)議控制器SJA1000T采用的是地址數據總線(xiàn)分時(shí)復用的總線(xiàn)結構，因此系統使用FPGA器件EP20K100實(shí)現總線(xiàn)轉換和時(shí)序邏輯控制轉換。該通訊板采用I／O映射方式，其內部寄存器地址為280H～2BFH。為了增強系統的抗干擾能力，在控制器SJA1000T與收發(fā)器82C250之間接入光電耦合器6N137。光耦6N137的上升時(shí)間典型值為30 ns，隔離電壓為3 000 V，其支持最大頻率值超過(guò)30 MHz。