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基于FPGA的CAN FD汽车总线数据交互系统设计
| 论文题名： | 基于FPGA的CAN FD汽车总线数据交互系统设计 |
| 关键词： | 车载总线;数据交互系统;电路设计;现场可编程门阵列 |
| 摘要： | 传统CAN总线的数据吞吐量和通信速率已经无法满足当代汽车总线网络的通信需求，CAN FD（CAN with Flexible Data-Rate）总线因其传输速率快、通信带宽更高等优势为汽车总线网络的通信技术提供了解决方案。当前国内CAN FD总线的控制方案主要依赖于进口芯片，CAN FD汽车总线数据交互系统无法自主保障，为解决控制方案自主问题，本论文提出了一种基于FPGA的CAN FD汽车数据交互系统。 本文首先提出了系统整体控制方案，分析了CAN FD总线协议，与CAN总线的帧结构、编码方式、位时序进行对比。基于CAN FD总线协议采用Verilog硬件描述语言设计了CAN FD总线控制器IP核。总线控制器设计包括具有CRC校验功能、位填充功能和仲裁功能的位流发送模块设计、具有CRC校验功能和验收滤波功能的位流接收模块设计、具有位时间配置功能、位同步及延迟补偿的位定时模块设计、具有寄存器配置功能的接口管理模块设计。对CAN FD汽车总线控制系统的硬件设计，包括主控制器最小系统设计和CAN FD通信模块设计。主控制器最小系统设计包括主控芯片的选型、供电系统设计、时钟以及DDR3和QSPI FLASH存储电路设计。CAN FD通信模块设计包括光耦隔离器电路设计和CAN FD收发器电路设计。使用Vivado软件对CAN FD控制器的各个功能模块进行功能验证，验证结果表明CAN FD总线控制器的各模块功能正常，整个系统的验证结果表明该系统可以实现数据高速稳定的交互。 本文提出基于FPGA的CAN FD总线控制器IP核的设计方案，实现CAN FD汽车总线数据交互的同时，保证了总线控制器的自主性，为CAN FD总线在未来工业自动化、航空航天、汽车电子等领域的应用奠定了基础。 |
| 作者： | 杜雪飞 |
| 专业： | 仪器仪表工程 |
| 导师： | 刘赫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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