基于FPGA的嵌入式Ethernet-CAN通信卡的設(shè)計與研究.pdf

1、近年來隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展,嵌入式以太網(wǎng)深入到了生活中的各個角落,同時也在工業(yè)控制領(lǐng)域引起了深刻變革。以太網(wǎng)采用最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),以其良好通用性和高帶寬特性,逐步在工業(yè)控制中嶄露頭角。CAN總線作為一種工業(yè)現(xiàn)場總線,以其良好的自身特性(實時性、可靠性和靈活性等),同樣廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。但是CAN總線作為工業(yè)現(xiàn)場底層通信網(wǎng)絡(luò),充分暴露出一些問題:一方面,在一些像交流伺服驅(qū)動這樣的場合很難與PC機連接;另一方面,CA

2、N網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸距離有限,不滿足遠程監(jiān)控生產(chǎn)過程、調(diào)試和設(shè)備故障診斷的現(xiàn)代企業(yè)理念。
　　以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線兩種不同通信方式的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),是當(dāng)今研究的熱點;異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)不僅克服了現(xiàn)場總線的缺點,而且也使以太網(wǎng)深入到了工業(yè)控制底層。因此設(shè)計多路Ethernet-CAN通信卡,不僅具有理論意義,而且有重要的實踐價值。
　　本文以數(shù)控機床交流伺服驅(qū)動器系統(tǒng)為應(yīng)用背景,設(shè)計了基于FPGA的多路Ethernet-CAN通信卡,并對CAN總線數(shù)據(jù)

3、到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)進行了較為全面的理論分析和實驗驗證。論文中首先闡述了系統(tǒng)的整體架構(gòu),在此基礎(chǔ)上完成了基于Nios II處理器的SOPC設(shè)計和片外系統(tǒng)硬件電路設(shè)計;其次,在Nios II軟件開發(fā)環(huán)境中,以μC/OS-II實時操作系統(tǒng)為基礎(chǔ),詳細分析了NicheStack TCP/IP協(xié)議棧和CAN總線控制器MCP2515驅(qū)動程序的設(shè)計,完成了以太網(wǎng)協(xié)議和CAN總線協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換;最后,對Ethernet-CAN通信卡進行實際運行測試,