四通道CAN总线模块研制

摘要

CAN总线由于其抗干扰能力强、稳定性好、可靠性高等优点，已被广泛用于汽车、船舶、铁路和地矿勘探等领域。随着系统复杂性的提高，采用多路CAN总线信道可提高系统多节点通讯的实时性，并且方便用户进行冗余设计以提高系统的安全性。本文针对某船用设备监控系统的多通道CAN总线通讯需求，研制了一种集成度高、可维护性好且软硬件兼容性强的四通道CAN总线模块。
　　四通道CAN总线模块的设计包括硬件设计和软件设计两个部分。硬件电路采用M模块标准设计，以FPGA为核心，通过四路CAN隔离收发器实现CAN总线信号电气隔离；FPGA固件采用CAN总线IP核控制器实现四通道CAN总线通信控制，并且通过对M模块接口规范和CAN总线IP核控制器接口协议的研究，实现接口转换逻辑设计，完成了模块与VME系统嵌入式处理器的通信。模块软件在Linux环境下开发，采用环形队列实现了多通道CAN总线数据缓冲设计，基于模块的通信需求和层次化软件开发思想，设计了四通道CAN总线模块的通信控制接口，提供了一套运行于嵌入式Linux系统中高度封装且可移植性强的函数库。
　　为了验证模块软硬件设计的正确性，本文研究了CAN总线节点的测试方法与规范，设计了分层测试方案。按照通信层次对模块进行了物理层测试、数据链路层测试以及应用层测试，设计了各层的测试项目；采用四通道以太网转CAN接口卡与模块组建测试系统，完成了测试软件的设计。测试结果表明：本文设计的四通道CAN总线模块能够实现四通道CAN总线数据通信，满足了各方面设计要求。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 研究现状及分析

1.3 主要研究内容

1.4 本文结构

第2章 总体方案设计

2.1 设计要求及需求分析

2.2硬件方案

2.3 软件方案

2.4 测试方案

2.5 本章小结

第3章 软硬件设计

3.1 硬件电路设计

3.2 固件设计

3.3 四通道 CAN总线模块函数库设计

3.4 本章小结

第4章 功能验证与测试

4.1 测试环境搭建

4.2 物理层测试

4.3 数据链路层测试

4.4 应用层测试

4.5 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的论文及其他成果

声明

致谢