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基于FPGA的汽车网络控制器的研究与实现
| 论文题名： | 基于FPGA的汽车网络控制器的研究与实现 |
| 关键词： | 汽车网络;硬件描述语言;CAN2.0协议;CAN控制器;循环冗余校验;现场可编程门阵列 |
| 摘要： | 随着汽车电子化的高速发展，汽车的电控单元(Electronic Control Units，ECU)越来越多，为满足车内外大量信息交换及共享的需要，汽车网络应运而生。20世纪80年代初德国Bosch公司提出了一种串行通信总线--控制局域网(ControllerArea Network，CAN)总线。CAN总线以其优越性在众多汽车网络协议中脱颖而出，被公认为首选的汽车网络协议，并且在多个领域得到广泛的应用。目前，市面上商用CAN总线控制器芯片都是标准定制的，功能单一，不便于灵活应用。依据实际情况设计特定功能的汽车CAN总线控制器芯片，具有较大的应用前景。 本文根据实验室现有的技术基础，从专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)的设计思想出发，根据汽车网络工程应用的实际需求，设计了基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)的可灵活应用的CAN总线控制器。论文的主要内容包括： 1、论文分析了汽车网络技术的发展趋势和国内外汽车网络控制器设计技术的发展情况，说明了设计汽车CAN网络控制器的必要性。 2、论文介绍了CAN2.0协议的基本内容及CAN控制器SJA1000控制器的功能结构，重点对协议的关键点和难点进行了深入的分析。 3、运用FPGA的设计思想，设计CAN控制器实现的总体方案，针对CAN控制器顶层功能模块进行展开，对各个功能模块的内部结构进行了详细的设计。并用Verilog HDL语言逐一实现各个功能模块，进行综合、仿真，且给出了CAN控制器底层功能模块的时序仿真的策略和方法。 4、提出一种新的循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)算法的硬件实现，对CAN控制器中的CRC算法进行了研究并对其进行改进，使其硬件实现达到优化，即在节约面积的同时又大大提高了速度，满足可编程逻辑电路设计的核心思想。 5、使用Protel完成硬件开发平台的设计，针对本课题所设计的CAN控制器，选择了硬件开发平台的功能模块，根据功能及性价比进行了芯片选型电路原理图设计、印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)设计，并最终完成开发平台设计。 6、对所设计的CAN控制器进行整体的综合及功能仿真以及在硬件开发平台上的功能测试及实现。在自主开发的硬件平台中进行初步的测试，并对其结果进行了性能估计、问题分析，并提出解决办法。 CAN控制器的设计、纠错算法优化和硬件平台开发是本文重点所在。本文对整个开发过程进行了详细的介绍，对测试结果进行了客观的评估，并对以后的设计改进和性能改进提出了合理的建议。本课题的研究，是为了开发具有自主知识产权的CAN总线控制器芯片并将其产业化，因此课题不仅具有继续研发的意义，而且具有良好的经济前景。 |
| 作者： | 徐辉 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 李银国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆邮电大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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