基于FPGA的PC／104-CAN通訊板設計

采用原理圖輸入和硬件描述語(yǔ)言相結合的方式，進(jìn)行編譯后寫(xiě)人器件中；同時(shí)可在線(xiàn)更改寫(xiě)入內容，修改和調試簡(jiǎn)單易行。FPGA的設計主要由兩部分組成：第一部分實(shí)現時(shí)序邏輯控制信號的轉換，第二部分實(shí)現地址譯碼和地址數據線(xiàn)的復用。QuartusⅡ圖表文件及器件管腳如圖3所示。

由于PC／104的地址總線(xiàn)和數據總線(xiàn)是各自獨立的，SJA1000T的地址總線(xiàn)和數據總線(xiàn)是分時(shí)復用的，所以它們之間不能直接相連，必須通過(guò)時(shí)序邏輯控制，再配合軟件來(lái)實(shí)現讀／寫(xiě)操作。對SJA1000T的操作方法是：首先，對地址為CAN首地址+0(A2A1A0=000)的端口進(jìn)行寫(xiě)操作(WR為低，有效)，CANALE為高，有效，此時(shí)復用的地址、數據總線(xiàn)上的數據被視為地址信號，進(jìn)入SJA1000T內部鎖存器；然后，對地址為cAN首地址+1(A2A1A0=001)的端口進(jìn)行讀或寫(xiě)操作(RD／WR為低，有效)，CANALE為低，上述中的地址信號已被鎖存，此時(shí)復用的地址、數據總線(xiàn)上的數據被視為數據信號，這樣即可完成對SJA1000T的各個(gè)寄存器和緩沖區的讀或寫(xiě)操作。
1．3 硬件電路測試
主要檢測硬件結構及電路板設計是否正確。建立一個(gè)簡(jiǎn)單的通訊連接，將兩個(gè)通訊板連接進(jìn)行測試，用通訊板A作為輸出，通訊板B作為輸入。編程通過(guò)通訊板A發(fā)送數據，內容為8個(gè)隨機數，檢測通訊板B接收數據，如果不同則作加1計數。反之將通訊板B作為輸出，通訊板A作為輸入，進(jìn)行相同測試。測試200萬(wàn)次循環(huán)未見(jiàn)異常。

2 軟件設計
2．1 軟件流程圖
在該通訊板的設計中，控制部分的核心采用了PC／104嵌入式計算機系統。由于PC／104嵌入式計算機系統幾乎具有和一般的PC機一樣的強大功能，所以該通訊板的開(kāi)發(fā)是在和系統模塊棧接在一起后，直接在嵌入式計算機上進(jìn)行的。這些工作都是采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程設計的。采用C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)在于其快速性、高效性。在利用嵌入式計算機強大資源的條件下，C語(yǔ)言能滿(mǎn)足模塊的實(shí)時(shí)性要求。在系統軟件的設計中，采用了結構化、模塊化的設計方法，滿(mǎn)足了儀器功能的要求。本接口系統的軟件任務(wù)基本為在CAN協(xié)議芯片SJA1000T有中斷發(fā)生時(shí)，根據SJA1000T的中斷寄存器的內容完成相應的操作(如發(fā)送、接收數據幀等)。其流程圖如圖4所示。

系統設計中要進(jìn)行接口驅動(dòng)程序的設計，為保證操作系統的穩定和安全，驅動(dòng)程序必須按一定的規范來(lái)編寫(xiě)。本系統的驅動(dòng)程序主要考慮以下內容：設置端口和中斷號，設置通訊板通訊默認參數，通訊板內存分配，映射I／O地址，創(chuàng )建通訊板事件和數據接收事件，初始化中斷等。
SJA1000T初始化只有在復位模式下才能進(jìn)行，初始化主要包括：工作方式的設置、接收濾波方式的設置、接收屏蔽寄存器和接收代碼寄存器的設置、波特率設置和中斷允許寄存器的設置等。SJA1000T在完成初始化后就可以回到工作狀態(tài)進(jìn)行正常的通訊任務(wù)了。