剖析了CAN操控器SJA1000的特色及CAN协议通讯格局。规划了操控器SJA1000的IP软核，能为运用供给一个功用优秀的、易于移植的操控器SJA1000，完结了对步进电机的操控。
操控局域网（CAN）归于现场总线的范畴，它是一种有用支撑分布式操控或实时操控的串行通讯网络。与一般的通讯总线比较，CAN总线的数据通讯可靠性、实时性和灵活性好，运用范畴十分广泛，一般根据ARM或51单片机，完结与CAN操控器的通讯联络。FPGA／SOPC技能是完结嵌入式体系的最高方法，根据IP软核的规划与运用也必将成为代替硬核的一种发展趋势。凭仗QuartuslI和NiosII东西，根据FPGA的VHDL（或Verilog）言语规划的IP核能够供给灵活性和功用更好的操控器。
图1为一个根据FPGA的操控器的CAN总线节点。其间PCA82C251是CAN总线接纳器，SJA1000是CAN总线通讯操控器，PMM8713是驱动步进电机的脉冲分配器，FPGA模块在节点模型中对SJA1000进行操控，并将接纳到的帧信息进行处理，发送给脉冲分配器，以驱动步进电机。
在规划中选用自顶向下的规划办法。经过剖析SJA1000常用的操控芯片51单片机的功用，将其分为首要的4个模块：初始化模块、位查询模块、数据处理模块和缓冲区开释模块。
对SJA1000完结操控功用的进程用状况图描绘如图2所示，这也是体系的主状况机。4个状况对应上述的4个功用模块，首先在initial_st-ate完结对sJA1000的初始化，在由init_end信号给出初始化完结标志后，进入查询状况，即query_RBS状况，由位查询模块完结此刻对SJA100 0的状况查询。假如查询到SJA1000缓冲区有帧信息，将qRBS_end置“1”，进入下一个状况frame_cope，即帧处理状况，此刻由数据处理模块完结对缓冲区的数据读取，并作处理。在读取完一帧数据后，需求开释缓冲区，为下一帧信息的接纳做准备。此刻状况转入了release_buff-er，对应功用模块中的缓冲区开释模块，此状况完毕后又转入位查询状况，为下一帧信息接纳做准备。
初始化模块首要在体系上电或重启后，先对SJA1000进行初始化；位查询模块是在初始化完结后，对SJA1000状况寄存器的接纳缓冲区标志位不断进行查询，假如在缓冲区收到一帧信息后，则转入数据处理模块，不然继续进行查询；数据处理模块则是在查询到接纳缓冲区有数据后，读入帧数据，并对帧数据进行处理；缓冲区开释模块是在一帧信息处理完毕后，开释缓冲区空间。
除了上述4个功用模块之外，还需求读写模块、双端口模块、模块接口操控逻辑等。
1 、读写模块
由SJA1000的数据手册可知，SJA1000供给的微处理器接口信号有地址数据复用总线AD0～AD7、地址锁存信号ALE、片选信号、读写使能信号和、以及复位信号。
SJA1000的数据信号和地址信号是时分复用的，而FPGA中不存在地址的概念，关于FPGA来说，输出的只要数据。因而规划的要害便是把S-JA1000中的寄存器地址当成数据写入到SJA1000中，合作地址锁存信号ALE和写答应信号完结对SJA1000特定寄存器的指令字写入。读写使能信号是、以及复位信号。规划的要害便是把SJA1000中的寄存器地址当成数据写入到SJA1000中，合作地址锁存信号ALE和写答应信号完结对SJA1000特定寄存器的指令字写入。与写操作类似，只需严厉依照时序，将ALE、、、引脚的电平互相合作置高或置低，即可完结读操作。读写周期时序图如图3和图4所示。
设计时选用状况机的方法，由读写时序图能够看到，与SJA1000读写相关的操控信号有ALE、、、。不管读写，都有必要先输出地址，由接口操控逻辑模块输入地址。AD［7．．0］是数据双向流转的，由双端口模块组成，读写模块与之相接口，输入、输出规划分隔。读写模块在与接口操控逻辑接口模块相衔接时，输出的数据与输入的数据也规划分隔。相同读写模块的敞开信号与读／写挑选信号也由接口操控逻辑给出。由QuartuslI生成的读写模块如图5所示。
在IDLE状况等候，当4个功用模块中需求运用读写功用时，由接口操控模块操控使该功用模块与读写模块衔接，相应的功用模块输出地址到读写模块，接口操控模块合作给出读写挑选信号，然后进入address状况，输出地址到SJA1000，判别读写挑选信号后，进入读状况或许写状况。在读写子状况只需依照时序图输出ale、cs、wr、rd的值即可，标志信号w_ok标明一次读／写完结。
在SJA1000的读写进程中，对各个信号的持续时刻有着严厉的要求。以读操作为例，信号的有用持续时刻有必要最大为50 ns，因而在规划中，信号坚持低电平的时刻能够比这个时刻长。
2、 接口操控逻辑模块
接口操控逻辑是本体系的中心模块，它与4个功用模块、读写模块相衔接，由一个状况机组成，即体系的主状况机。在状况机的不同状况中，操控读写状况机与对应的功用模块相衔接，3个模块互相合作完结一项功用。QuartuslI生成的模块图如6所示。
每一个功用模块都有对应的接口信号，而data_in_infer、addr_out_infer、data_in_infer、w_ok_in、r_ok_in是读写模块的信号接口。
需求留意的是，本体系中运用了主从状况机，即状况机的嵌套。在主状况进入初始化状况机后，当即给出一个enable信号，发动从状况机，并设置一个从状况机的完结信号finish（高电平有用），且初始值为低，然后在主状况机不断的检测finish信号，假如finish为高，则进入下一个状况，查询状况。而在从状况机中，则不断地检测enable信号，假如为高，则开端作业，当完结从状况机后，将finish信号置高。如此就完结了主从状况机的互动。接口操控逻辑模块中的start、end信号即为体系主从状况机互动信号。
3 、初始化模块
初始化模块的功用是完结SJA1000的初始化。CAN2．0B标准答应SJA1000作业在两种形式，即BasicCAN形式和PeliCAN形式，上电默以为BasicCAN形式。在两种形式下都需求对SJA1000的形式寄存器CR、检验码寄存器ACR、检验屏蔽寄存器AMR、总线守时寄存器BTR0、BTR1和输出操控寄存器OCR写入操控指令。
在本规划中，借用ROM的思维，将需求读写的寄存器地址和数据一致编码，固化存储起来，对SJA1000进行读写时，只需求依照必定的次序读出数据和地址，输出到即可。
4 、位查询模块
位查询模块首要功用是在SJA1000转入作业形式后能够读取存在承受缓冲区RXFIFO的帧信息，在本规划中读取帧信息选用了查询方法，即不断地查询SJA1000状况寄存器SR的RBS位，假如查询到RBS位为“1”，即标明接纳缓冲区满，RXFIFO中有可用信息，此刻将转入数据处理模块，由数据处理模块进行数据读入，并进行处理。在查询进程中，对SJA1000的状况寄存器进行了读操作。
5、 数据处理模块
数据处理模块功用是从SJA1000的缓冲区读入数据，并作处理。在读入数据时，只需将输出的地址定位到SJA1000接纳缓冲区的数据场顺次将数据从缓冲区读入即可。在CAN总线的通讯中，发送的为帧信息，其数据帧结构如图7所示。
在对数据进行处理时，前16位为ID，有用的数据是在帧中的数据场（Data Field）中，因而只需略过前16位，对后边最多8个字节的数据进行处理，分配到步进电机的引脚上即可。
6、 缓冲区开释模块与双端口模块
在缓冲区的数据被读入后，需求对缓冲区的数据清零，为后续的数据读入做准备。本质上仍是对SJA1000的指令寄存器（CMR）写操作。在状况寄存器与接纳缓冲区相关的位为RRB，置1即可开释缓冲区，这样就会导致接纳缓冲区内的另一条信息当即有用，然后进入下一帧数据的数据查询、处理进程。
在本规划中，输出的数据引脚为双向引脚，规划成三态输出，这是由于双向端口在完结输入功用时，有必要使端口处于高阻态，不然外部数据不能正确读入。
其规划要害在于，实体部分有必要对端口特点进行声明，端口特点有必要为inout类型，在结构体对输出信号进行有条件的高阻操控。
结语
CAN总线接口操控器由VHDL言语描绘，易于修正和移植，能够将几个软核集成到一个FPGA芯片上去，具有单片机所没有的优势，在轿车范畴具有杰出的运用远景。
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