基于fpga的can-usb协议转换系统的设计

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1、万方数据中图分类号：婴3三鱼学科分类号：—5104—030论文编号：密级：公珏安徽理工大学硕士学位论文基于FPGA的CAN．USB协议转换系统的设计作者姓名：赵国良专业名称：控剑堡途皇撞剑工程研究方向：蟹篚值曼处堡导师姓名：姚羞丝熬援导师单位：塞徽堡王太堂答辩委员会主席：昱毽论文答辩日期：年月日安徽理工大学研究生处2014年月日万方数据f舢删舢删删舢舢删删删Y2697152DesignofProtocolConvertorforCAN-USBBasedonFPGACandidate：Superviso

2、r：ZhaoGuoliangYaoShanhuaSchoolofElectricalandInformationEngineeringAnHuiUniversityofScienceandTechnologyNo．168，ShungengRoad，Huainan，232001，P．R．CHINA万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塞徵堡王太

3、堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：盏』塾莨日期：游上r9__1曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塞煎理工大学有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于塞徵堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手

4、段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：趣闻蠢签字日期：如／衅易月J日导师签名签字日期：20f配g-易月／日万方数据摘要CAN总线作为工业现场中优秀总线的代表，自诞生以来就得到了快速的发展，在工业现场、汽车电子以及航天航空等各个领域都得到了广泛应用【l】。但由于其接口与数据报文的特殊性，其数据格式并不能被PC机识别，因此在数据采集、性能调试以及故障分析等方面并不方便，这在一定程度上阻碍了CAN总线更大规模的普及。因此设计出一种能够将CAN总线数据转换为能被PC机识

5、别信号的系统就显得十分有必要。传统的借助于ISA以及PCI板卡方式的数据转换设备虽然能达到这个目的，但由于接口复杂、不支持Laptop、数据传输速度慢以及造价昂贵等缺点，并不适合在工业现场中推广。而USB接口具有接口简单、支持热插拔、使用方便、数据传输速度快等优点，现已成为PC机的标准接口之一。基于以上的这些前提，本文以FPGA作为主控制器，设计出了一种基于FPGA的CAN．USB协议转换系统。本文从四个方面对整个系统的设计提出了完整的方案，分别是协议转换方案的提出、系统的硬件设计、系统的软件设计以及

6、系统的仿真与调试。在整个系统中，设计了以FPGA为主控制器，SJAl000为CAN控制器，CY7C68013为USB控制器的协议转换系统。该协议转换系统根据现场总线中的命令要求来对源协议数据进行采集，采集到的数据存储在FPGA的异步FIFO中进行源协议的解码以及目标协议的重新编码，最终在时钟的控制下通过目标协议的数据传输方式送至用户或现场总线节点。在该系统的设计中充分考虑到了CAN总线协议的发展，通过对CAN数据统一编码再重新解读的方式，系统不但适用于传统的BasicCAN模式，也适用于更高级的Pel

7、iCAN模式，在系统的兼容性上，所设计的系统充分达到了现场总线的应用要求。除此之外，由于系统采用了FPGA来作为系统的主控制器，基于其高速的数据采集能力和通信能力，可以在系统的基础上进行拓展，使得系统不单单可以进行协议的转换，还可以实现工业现场视频数据、设备运行参数的监控，这使得系统的可扩展性得到了大大地提高。仿真结果表明系统具有硬件设计简单、系统集成度高、易扩展以及成本低廉等优点，同时由于在设计中引入了信号可靠性的概念，系统具有较强的稳定性，具有较高的应用和推广价值。图34表3参54关键词：USB：

8、CAN；FPGA；协议转换；异步FIFO分类号：TP336；万方数据AbstractAsarepresentativeofexcellentBUSinindustrialfield,CANbusisdevelopedrapidlyandwidelyusedsinceitwasmade，itiswidelyusedinindustrialfield,ECU(ElectricalControlUni0ofautomobile，aerospaceaviatio