基于FPGA的CAN總線與以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著計算機技術(shù)和工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中使用模擬信號來控制工業(yè)系統(tǒng)中的測點已經(jīng)不能滿足人們的需求。CAN總線比起其他現(xiàn)場總線具有控制簡單且通信速率高、糾錯能力強等優(yōu)點，而以太網(wǎng)具有應(yīng)用面廣，傳輸速率快等優(yōu)點。因此將CAN總線技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合運用，是將以太網(wǎng)應(yīng)用到工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展潮流。
　　 本次課題在分析了CAN總線及以太網(wǎng)工作原理，互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的組成的基礎(chǔ)上提出了一種新型的，性價比較高的互聯(lián)網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)方法。

2、利用具有高度可編程，可重構(gòu)性很強的FPGA作為本次網(wǎng)關(guān)設(shè)計的核心，通過對系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計，實現(xiàn)了一個基于FPGA的CAN總線與以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的方案。
　　 本次系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)主要進(jìn)行了以下幾個方面的工作：
　　 (1)針對CAN總線與以太網(wǎng)兩者之間的協(xié)議類型和數(shù)據(jù)通信方式的區(qū)別，提出一種基于FPGA的CAN總線與以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)計方案。此方案在實現(xiàn)兩者通信的基礎(chǔ)上，還具有可重構(gòu)性和靈活性強的特點。
　　

3、 (2)根據(jù)系統(tǒng)功能需求及FPGA芯片的特點來設(shè)計的原理框圖，包括：FPGA模塊、CAN模塊、以太網(wǎng)模塊、存儲器模塊以及調(diào)試模塊等。本次設(shè)計的核心芯片是xilinx的XC3S500E-4PQG208C，在此芯片的基礎(chǔ)上根據(jù)系統(tǒng)功能需求來完成硬件平臺的設(shè)計。
　　 (3)進(jìn)行軟件設(shè)計。本系統(tǒng)采用了微處理器IP核MicroBlaze做為CPU，嵌入式操作系統(tǒng)Xilkernel作為應(yīng)用軟件平臺，在此基礎(chǔ)上對TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行移植，