基于FPGA的1553B总线与CAN总线数据转换器设计与实现

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1553B总线和CAN总线在性能和成本上各有优势,得到了十分广泛的应用。1553B总线和CAN总线数据转换器用于实现两个总线上设备之间的数据传输,目前针对1553B总线与CAN总线数据转换器的设计,有以DSP+CPLD为核心和以ARM+FPGA为核心两种方案。前者在数据处理的实时性能方面有较大的局限性,后者PCB板卡面积和设计实现复杂度较大,成本较高。本文针对这些方案的不足和具体应用需求,提出了基于FPGA的1553B总线与CAN总线的数据转换器设计方案。系统由CAN总线收发器、CAN总线控制器、基于FPGA的总线数据转换控制器、1553B总线收发器四个主要部分组成,其中基于FPGA的总线数据转换控制器是系统设计的核心部分,论文课题主要讨论该部分的设计和实现。论文首先对1553B总线和CAN总线标准协议进行了深入理解和分析;在此基础上,对核心的FPGA总线数据转换控制系统进行了功能性的模块划分,包括CAN总线控制器驱动模块、1553B总线协议解析模块和CAN总线与1553B数据帧结构转换模块。接着,论文讨论了CAN总线与1553B总线数据帧结构转换模块的设计和实现方法,从而完成两种总线之间不同数据帧的格式转换。在深入分析1553B协议和应用需求的基础上,论文设计了1553B协议解析模块,实现了协议解析的基本功能,如1553B的命令字的解析、状态字的编码、数据字的接收和发送等功能,并且能够根据解析到的命令或数据与上层控制器进行数据的通信,完成数据的交换和控制功能。论文详述了CAN总线控制器驱动模块的设计,通过模块间设计的数据读写接口,实现了CAN总线控制器SJA1000的驱动控制,完成了CAN总线上报文数据的接收和发送。论文不仅对各个模块进行了仿真验证,而且利用搭建的硬件平台对总线转换器进行了详细的验证和测试,实验结果表明:系统功能符合设计要求。最后,论文给出了结论与展望,基于FPGA的1553B总线与CAN总线的数据转换器设计具有高内聚性,减小了PCB的板卡面积,降低系统开发的成本,系统转换速度快、实时性好。
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