基于FPGA的CAN总线通信接口的设计

2．3 CY7C68013A通信控制程序
CY7C68013A提供一种量子FIFO的处理架构，使USB接口和应用环境直接共享内部含有的4 K FIF0空间。本文CY7C68013A的控制是以异步SLAVE FIFO方式实现的，FPGA对CY7C68013A的逻辑控制实际上是对CY7C68013A内部FIFO的异步读写控制。设置CY7C68013A端点2为批量输入端点(FIF0地址为00)，端点6为批量输出端点(FIF0地址为1O)。FPGA判断CY7C68013A的PA[1：0]端口电平，当PA[1：0]为01时，FPGA将接收到的CAN总线数据写入端点2对应的FIF0空间并上传给上位机，PA[1：0]为10时，FPGA读取端点6对应的FIFO内数据。FPGA对CY7C68013A的时序控制严格按照芯片手册完成。
由于USB数据包与CAN数据帧是基于两种不同协议的数据格式，因此在FPGA内开辟了2个512x8bit的FIFO缓存，并要进行必要的格式转换。例如，当从USB总线端注入的数据大于8字节时，需要将数据分成多帧传送给CAN总线；当数据小于8字节时则在数据后填充0。另外，在数据传送给CAN总线之前还需要添加适当的帧信息与帧识别码。

3 软件设计
3．1 USB固件程序
USB固件程序是在Keil工具上开发完成的，除了进行必要的端点及寄存器配置外，程序中使用了自定义请求命令。自定义请求码通过USB控制传输的方式传送给固件，固件程序需要响应自定义请求码的请求信息。本文使用的自定义请求码为Oxa8，在响应代码中设置端口PA[1：0]电平值，产生USB控制命令，代码如下所示。SETUPDAT[2]对应控制传输端点的Value值，由上位机应用程序设定。

3．2 USB驱动程序及应用程序
使用CYPRESS公司提供的CY7C68013A通用驱动程序CyUSB．sys。上位机应用程序使用VC编写，也是基于Cypress提供的C++类库文件CyAP-I.lib设计完成的。使用的主要函数包括：BeginDataXfer、FinishDataXfer、XferData等函数。应用程序中设计了独立的数据接收线程，线程函数中不断地发送USB数据读命令，并完成批量输人端点的读操作。当有数据读入时，与主线程之间采用事件的线程同步方式，将数据读入计算机内存并保存。以下是线程函数中用于发送USB控制命令的控制传输代码：


4 实验调试与结果
为验证设计的正确性，使用了周立功公司的USBCAN-I产品，与目标电路板组成双节点通信，2个节点设置相同波特率500 Kb／s(BTRO= 00，BTR1=1Ch)和相同帧格式，由测试软件ZLGCANTest发送一组数据(eOh，e1h，……，e7h)，上位机应用程序接收到的数据如图7所示。反过来由上位机应用程序注入指令数据e0h，a8h，周立功软件接收到的数据为e0h，a8h，00h，OOh……。经实验表明，数据收发正确，近距离通信时，通信速率可高达1 Mb／s。

5 结论
使用该方法设计的CAN总线转换器优点在于：使用USB总线完成CAN总线与计算机的数据交换，不会影响CAN总线的整体通信速率；通过FPGA控制完成通信接口的设计，可扩展性好，灵活性强，稳定性高。作为空间相机下位机地检设备的一部分，FPGA同时还可以完成RS422等总线的通信控制。