基于FPGA的CAN总线控制器SJA1000软核的设计

每一个功能模块都有对应的接口信号，而data_in_infer、addr_out_infer、data_in_infer、w_ok_in、r_ok_in是读写模块的信号接口。
需要注意的是，本系统中使用了主从状态机，即状态机的嵌套。在主状态进入初始化状态机后，立即给出一个enable信号，启动从状态机，并设置一个从状态机的完成信号finish(高电平有效)，且初始值为低，然后在主状态机不停的检测finish信号，如果finish为高，则进入下一个状态，查询状态。而在从状态机中，则不停地检测enable信号，如果为高，则开始工作，当完成从状态机后，将finish信号置高。如此就完成了主从状态机的互动。接口控制逻辑模块中的start、end信号即为系统主从状态机互动信号。

3 初始化模块
初始化模块的功能是完成SJA1000的初始化。CAN2．0B规范允许SJA1000工作在两种模式，即BasicCAN模式和PeliCAN模式，上电默认为BasicCAN模式。在两种模式下都需要对SJA1000的模式寄存器CR、验收码寄存器ACR、验收屏蔽寄存器AMR、总线定时寄存器BTR0、BTR1和输出控制寄存器OCR写入控制命令。
在本设计中，借用ROM的思想，将需要读写的寄存器地址和数据统一编码，固化存储起来，对SJA1000进行读写时，只需要按照一定的顺序读出数据和地址，输出到即可。

4 位查询模块
位查询模块主要功能是在SJA1000转入工作模式后能够读取存在接受缓冲区RXFIFO的帧信息，在本设计中读取帧信息采用了查询方式，即不停地查询SJA1000状态寄存器SR的RBS位，如果查询到RBS位为“1”，即表明接收缓冲区满，RXFIFO中有可用信息，此时将转入数据处理模块，由数据处理模块进行数据读入，并进行处理。在查询过程中，对SJA1000的状态寄存器进行了读操作。

5 数据处理模块
数据处理模块功能是从SJA1000的缓冲区读入数据，并作处理。在读入数据时，只需将输出的地址定位到SJA1000接收缓冲区的数据场依次将数据从缓冲区读入即可。在CAN总线的通信中，发送的为帧信息，其数据帧结构如图7所示。

在对数据进行处理时，前16位为ID，有用的数据是在帧中的数据场(Data Field)中，因此只需略过前16位，对后面最多8个字节的数据进行处理，分配到步进电机的引脚上即可。

6 缓冲区释放模块与双端口模块
在缓冲区的数据被读入后，需要对缓冲区的数据清零，为后续的数据读入做准备。本质上仍是对SJA1000的命令寄存器(CMR)写操作。在状态寄存器与接收缓冲区相关的位为RRB，置1即可释放缓冲区，这样就会导致接收缓冲区内的另一条信息立即有效，从而进入下一帧数据的数据查询、处理过程。
在本设计中，输出的数据引脚为双向引脚，设计成三态输出，这是因为双向端口在完成输入功能时，必须使端口处于高阻态，否则外部数据不能正确读入。
其设计关键在于，实体部分必须对端口属性进行申明，端口属性必须为inout类型，在构造体对输出信号进行有条件的高阻控制。

结语
CAN总线接口控制器由VHDL语言描述，易于修改和移植，可以将几个软核集成到一个FPGA芯片上去，具有单片机所没有的优势，在汽车领域具有良好的应用前景。