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简介
芯片方案
设计注意点
设计代码
简介
般来说， 每个CAN 模块能够被分成3 个不同的功能块，其结构如图1所示。CAN总线收发器提供CAN协议控制器与物理总线之间的接口， 控制从CAN 控制器到总线物理层或相反的逻辑电平信号。它的性能决定了总线接口、总线终端、总线长度和节点数， 是影响整个总线网络通信性能的关键因素之一。CAN 控制器执行在CAN 规范里规定的完整的CAN 协议， 它通常用于报文缓冲和验收滤波， 对外具有与主控制器和总线收发器的接口。主控制器负责执行应用的功能， 例如控制命令的发送、读传感器和处理人机接口等。它通过对CAN 控制器进行编程， 来控制CAN 总线的工作方式和工作状态， 以及进行数据的发送和接收。
芯片方案
SJA1000的AD0~ AD7地址数据复用端口、ALE地址锁存端口、RD、WR、片选CS端口均通过转换芯片与FPGA的I /O口相连
SJA1000 的中断输出信号INT连入FPGA, 使CAN通信可以采用中断或查询方式。RST 端口的电路实现SJA1000的上电自动复位功能。MODE 模式选择端接+ 5 V, 设置SJA1000控制器为Intel模式。SJA1000 的时钟晶振采用16MH z, 频率调整电容取15 pF. R16为终端电阻，设计中取120Ω。CAN 驱动器PCA82C250 的RS脚为工作模式选择位， 接地工作于高速模式， 接高工作于待机模式。系统通过电阻R14将芯片设定于斜率控制模式， 电阻值为47 kΩ , 这时CAN 总线应工作于低速模式， 可提高CAN 总线抵抗射频干扰的能力。在这种情况下， 可直接使用非屏蔽双绞线作为总线。
设计注意点
设计中有2点需要特别注意：第一点是FPGA 并没有与SJA1000直接相连。这是因为对于设计选取的FPGAXCV600, 其接口电平不支持5 V TTL的I/O 标准， 如果与5 VI/O标准的SJA1000直接相连， 将可能导致FPGA 管脚电流过大， 造成器件锁死或者烧毁。为此采用双向总线收发器74ALVC164245, 把SJA1000的5 V TTL电平信号AD0 ~ AD7、
设计代码
`timescale 1ns/1ps
//-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
// Project : sja1000驱动
// File :
// Version : 1.0
// Description: sja1000物理接口。
// Test Note : Intel Mode
//
//-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
module sja1000_phy_intf
(
input sys_clk, //板载系统时钟50MHz
//内部寄存器读写接口
(* MARK_DEBUG="true" *)input wr_wvalid_i,
(* MARK_DEBUG="true" *)output reg wr_wready_o,
(* MARK_DEBUG="true" *)input [7:0] wr_addr_i,
(* MARK_DEBUG="true" *)input [7:0] wr_data_i,
(* MARK_DEBUG="true" *)output reg wr_done_o,
(* MARK_DEBUG="true" *)input rd_rready_i,
(* MARK_DEBUG="true" *)output reg rd_ack_o,
(* MARK_DEBUG="true" *)output reg rd_rvalid_o,
(* MARK_DEBUG="true" *)input [7:0] rd_addr_i,
(* MARK_DEBUG="true" *)output reg rd_done_o,
(* MARK_DEBUG="true" *)output wire [7:0] rd_data_o,
//sja1000物理接口
inout [7:0] sja1000_ad,
(* MARK_DEBUG="true" *)output reg sja1000_ale,
(* MARK_DEBUG="true" *)output reg sja1000_cs_n,
(* MARK_DEBUG="true" *)output reg sja1000_wr_n,
(* MARK_DEBUG="true" *)output reg sja1000_rd_n,
//电平转换器件控制信号
(* MARK_DEBUG="true" *)output wire sja1000_dir
);
(* MARK_DEBUG="true" *)reg sja_op_dir = 1'b1;
(* MARK_DEBUG="true" *)reg [7:0] wr_sja_adr_data = 8'b0;
//assign sja1000_dir = ~sja_op_dir;
assign sja1000_dir = sja_op_dir;
generate
genvar i;
for (i = 0; i < 8; i = i + 1) begin : gen_data
IOBUF #
(
.DRIVE ( 12 ), // Specify the output drive strength
.IBUF_LOW_PWR ( "TRUE" ), // Low Power - "TRUE", High Performance = "FALSE"
.IOSTANDARD ( "LVCMOS33" ), // Specify the I/O standard
.SLEW ( "SLOW" ) // Specify the output slew rate
) IOBUF_inst
(
.O ( rd_data_o[i] ), // Buffer output
.IO ( sja1000_ad[i] ), // Buffer inout port (connect directly to top-level port)
.I ( wr_sja_adr_data[i] ), // Buffer input
.T ( ~sja_op_dir ) // 3-state enable input, high=input, low=output
);
end
endgenerate
reg [3:0] sja_op_cnt = 4'd0;
localparam SJA_IDLE = 6'b00_0001, //01
WR_SJA_ADR = 6'b00_0010, //02
WR_SJA_DATA = 6'b00_0100, //04
WR_SJA_DONE = 6'b00_1000, //08
RD_SJA_ADR = 6'b01_0000, //10
RD_SJA_DATA = 6'b10_0000; //20
reg [5:0] sja_state = SJA_IDLE;
always@(posedge sys_clk)
begin
case(sja_state)
SJA_IDLE: begin
sja_op_dir <= 1'b0;
wr_sja_adr_data <= 8'd0;
wr_wready_o <= 1'b1;
wr_done_o <= 1'b0;
rd_rvalid_o <= 1'b0;
rd_done_o <= 1'b0;
sja1000_ale <= 1'b0;
sja1000_cs_n <= 1'b1;
sja1000_wr_n <= 1'b1;
sja1000_rd_n <= 1'b1;
sja_op_cnt <= 4'd0;
if( wr_wvalid_i == 1'b1 ) //写寄存器操作
begin
sja_state <= WR_SJA_ADR;
wr_sja_adr_data <= wr_addr_i; //先写地址
end
else if( rd_rready_i == 1'b1 ) //读寄存器操作
begin
sja_state <= RD_SJA_ADR;
wr_sja_adr_data <= rd_addr_i; //先写地址
rd_ack_o <= 1'b1;
end
else begin
sja_state <= SJA_IDLE;
wr_sja_adr_data <= 8'b0;
rd_ack_o <= 1'b0;
end
end
//写地址
WR_SJA_ADR: begin
sja_op_dir <= 1'b1; //写进程中......
wr_wready_o <= 1'b0;
wr_sja_adr_data <= wr_addr_i;
//写器件触发
sja1000_ale <= ( sja_op_cnt >= 4'd0 && sja_op_cnt <= 4'd2 ) ? 1'b1 : 1'b0;
sja1000_wr_n <= 1'b1;
sja1000_rd_n <= 1'b1;
sja1000_cs_n <= 1'b1;
sja_op_cnt <= ( sja_op_cnt != 4'd4) ? ( sja_op_cnt + 1 ) : 4'd0;
sja_state <= ( sja_op_cnt == 4'd4) ? WR_SJA_DATA:WR_SJA_ADR;
end
//写数据
WR_SJA_DATA: begin
sja_op_cnt <= ( sja_op_cnt != 4'd4 ) ? ( sja_op_cnt + 1 ) : 4'd0;
wr_sja_adr_data <= wr_data_i; //再写数据
sja1000_ale <= 1'b0; //写器件触发
sja1000_wr_n <= ( sja_op_cnt >= 4'd0 && sja_op_cnt <= 4'd3 ) ? 1'b0 : 1'b1;
sja1000_rd_n <= 1'b1;
sja1000_cs_n <= ( sja_op_cnt >= 4'd0 && sja_op_cnt <= 4'd3 ) ? 1'b0 : 1'b1;
sja_state <= ( sja_op_cnt == 4'd4 ) ? WR_SJA_DONE : WR_SJA_DATA;
end
//写操作完成
WR_SJA_DONE: begin //延迟2个时钟后再允许操作
//sja_op_cnt <= ( sja_op_cnt != 4'd1 ) ? ( sja_op_cnt + 1 ) : 4'd0;
sja_op_dir <= 1'b1;
wr_wready_o <= 1'b1;
//wr_done_o <= ( sja_op_cnt == 4'd1 ) ? 1'b1 : 1'b0;
wr_done_o <= 1'b1;
sja1000_ale <= 1'b0;
sja1000_cs_n <= 1'b1;
sja1000_wr_n <= 1'b1;
sja1000_rd_n <= 1'b1;
//sja_state <= ( sja_op_cnt == 4'd1 ) ? SJA_IDLE : WR_SJA_DONE;
sja_state <= SJA_IDLE;
end
//读地址信息
RD_SJA_ADR: begin
rd_ack_o <= 1'b0; //读应答
sja_op_dir <= 1'b1; //写进程中......
wr_sja_adr_data <= rd_addr_i; //先传递地址信息
//写器件触发
sja1000_ale <= ( sja_op_cnt >= 4'd0 && sja_op_cnt <= 4'd2 ) ? 1'b1 : 1'b0;
sja1000_wr_n <= 1'b1;
sja1000_rd_n <= 1'b1;
sja1000_cs_n <= 1'b1;
sja_op_cnt <= ( sja_op_cnt != 4'd4) ? ( sja_op_cnt + 1 ) : 4'd0;
sja_state <= ( sja_op_cnt == 4'd4) ? RD_SJA_DATA:RD_SJA_ADR;
end
//读数据
RD_SJA_DATA: begin
sja_op_cnt <= ( sja_op_cnt != 4'd5 ) ? ( sja_op_cnt + 1 ) : 4'd0;
sja_op_dir <= 1'b0;
rd_rvalid_o <= 1'b1;
sja1000_ale <= 1'b0;
sja1000_wr_n <= 1'b1;
sja1000_rd_n <= ( sja_op_cnt >= 4'd1 && sja_op_cnt <= 4'd3 ) ? 1'b0 : 1'b1;
sja1000_cs_n <= ( sja_op_cnt >= 4'd0 && sja_op_cnt <= 4'd4 ) ? 1'b0 : 1'b1;
rd_done_o <= ( sja_op_cnt == 4'd4 ) ? 1'b1 : 1'b0;
sja_state <= ( sja_op_cnt == 4'd5 ) ? SJA_IDLE : RD_SJA_DATA;
end
default: begin
sja_state <= SJA_IDLE;
sja_op_dir <= 1'b0;
wr_sja_adr_data <= 8'd0;
wr_wready_o <= 1'b0;
wr_done_o <= 1'b0;
rd_rvalid_o <= 1'b0;
rd_ack_o <= 1'b0;
rd_done_o <= 1'b0;
sja_op_cnt <= 4'd0;
sja1000_ale <= 1'b0; //写器件触发
sja1000_wr_n <= 1'b1;
sja1000_rd_n <= 1'b1;
sja1000_cs_n <= 1'b1;
end
endcase
end
endmodule
