CN102023951B - Can总线与高速智能统一总线的直接接口方法 - Google Patents

Can总线与高速智能统一总线的直接接口方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CAN总线与高速智能统一总线的直接接口方法，用于解决现有的CAN总线无法直接接入高速智能统一总线的技术问题。技术方案是采用高速串并转换实现高速智能统一总线数据的高速串并转换，采用低速逻辑器件配置高速智能统一总线协议，采用高速双端口SRAM进行数据缓存，采用高速监视单元对高速双端口SRAM的读写时钟进行智能切换，采用CAN控制器的数据端口和高速智能统一总线的数据端口直接相接的方法与CAN总线直接交互数据，以此为基础实现CAN与高速智能统一总线的直接接口。CAN总线与智能总线的接口在解决其问题的同时，实现了CAN总线方便灵活地与其他总线之间的互联，减少了系统互联的总线介质数量和系统功耗。

Description

CAN总线与高速智能统一总线的直接接口方法
技术领域
本发明涉及一种总线接口方法，特别涉及一种CAN总线与高速智能统一总线的直接接口方法。
背景技术
CAN总线以其接线简单、采用数字传输、具有兼容现场设备的能力和很强的实时性，使得其在汽车工业、航空工业、楼宇自动化、工业现场等领域具有广泛应用。随着航空电子系统的发展，系统的集成规模越来越大，各子系统的分工协作集中体现在总线接口通信和功能运算上，从而要求海量传感器信息、图像信息能够通过高速智能统一总线实现信息的高速共享，则迫切要求传输速度最高1Mbps的CAN总线与万兆位的高速智能统一总线能够实现信息共享，而目前CAN总线本身无法直接与高速统一智能总线相连接。
现有的CAN与高速总线的接口方式都是通过PC机、DSP、ARM、PC104、单片机等系统实现。
文献“基于ARM的CAN-以太网互联系统的设计，上海电力学院学报，2010年4月，Vol 26，No.2”公开了一种CAN总线与以太网的接口方法，该方法首先采用ARM处理器将CAN控制器和以太网控制器互联起来；然后通过ARM处理器初始化配置CAN控制器和以太网控制器；最后基于ARM处理器，采用存储转发原理，实现CAN总线数据的收发和以太网总线数据的收发，从而实现CAN总线和10/100Mbase以太网的互联。该方法实现了CAN总线数据接入以太网的问题，但该方案数据必须经由ARM系统读入读出，属于CAN与以太网的间接连接方法，仍没有解决CAN与高速智能统一总线的直接接口问题。
发明内容
为了克服现有的CAN总线无法直接接入高速智能统一总线的问题，本发明提供一种CAN总线与高速智能统一总线的直接接口方法。该方法采用高速串并转换实现高速智能统一总线数据的高速串并转换，采用低速逻辑器件配置高速智能统一总线协议，采用高速双端口SRAM进行数据缓存，采用高速监视单元对高速双端口SRAM的读写时钟进行智能切换，采用CAN控制器的数据端口和高速智能统一总线的数据端口直接相接的方法与CAN总线直接交互数据，以此为基础实现CAN总线与高速智能统一总线的直接接口。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种CAN总线与高速智能统一总线的直接接口方法，其特点包括以下步骤：
1)CAN总线数据转化为高速智能统一总线数据。
采用CAN总线收发器对CAN网络上的信号进行电平格式调整，将CANH和CANL差分信号转化成CANRX信号，然后将CANRX信号输入给CAN控制器。CAN控制器将对CANRX信号按照CAN总线协议进行数据解码，并将接收到的数据通过数据端口传递给高速智能统一总线协议单元。高速智能统一总线协议单元对CAN总线解码后的数据按照预先配置的总线协议进行编码，并将编码后的数据以低速时钟写入高速双端口SRAM中的固定区域，并通知高速监视单元。高速监视单元在高速智能统一总线停止向高速双端口SRAM中写数据时，首先将高速双端口SRAM的读写时钟切换成高速时钟，然后触发高速串并转换单元读取高速双端口SRAM中的数据。高速串并转换单元读取数据后，对数据进行并串转换，之后将数据耦合到光纤上直接发送。
2)高速智能统一总线数据转化为CAN总线数据。
采用高速串并转换单元对高速智能统一总线网络上的信号进行串并转换，然后以高速时钟将接收到的数据写入双端口SRAM中的固定区域，并通知高速监视单元。高速监视单元在高速串并转换单元停止向高速双端口SRAM中写数据时，将高速双端口SRAM的时钟切换到低速时钟，并触发高速智能统一总线协议单元对数据的读取。高速智能统一总线协议单元接收到触发之后，将高速双端口SRAM中的数据读出，并按照预先配置的总线协议进行数据帧解码和有效数据提取，然后将提取的数据交付CAN总线控制器。CAN总线控制器首先侦听总线状态，在空闲时，将交付的数据按照CAN总线协议编码后传递给CAN收发器。CAN收发器对数据进行电平格式调整之后，将数据耦合到CAN网络上进行发送。
本发明的有益效果是：本发明在解决其问题的同时，首先基于高速智能统一总线协议的灵活配置特性，实现了CAN总线与其他总线的方便互联；再次减少了总线大规模互联的总线介质的数量；由于只在与高速智能统一总线相接的高速双端口SRAM、高速串并转换单元、高速监视单元采用甚高频器件，而其余部分可采用常规器件，从而减少了系统的功耗、代价开销。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
图1是CAN总线与高速智能统一总线的直接接口结构图。
图2是CAN总线转高速智能统一总线图。
图3是高速智能统一总线转CAN总线图。
具体实施方式
参照图1～3，详细说明本发明。
本发明中涉及的CAN总线收发器可采用TJA1040，CAN总线控制器可基于FPGA实现，也可采用带CAN控制器的DSP、ARM、单片机或独立CAN控制器SJA1000实现；高速双端口RAM采用IDT70V3079；高速智能统一总线协议单元基于低速逻辑器件实现，如EPC12系列FPGA；高速监视单元采用高速逻辑器件实现，如Hittite公司的高速逻辑器件；高速串并转换单元可采用BCM8152实现10Gbps的数据收发速度。通过编写CAN控制器配置程序、高速串并转换单元配置程序使得CAN总线和高速串并转换单元可独立工作；通过在高速逻辑器件内实现时钟切换单元、高速监视单元使得双端口SRAM的时钟可智能切换。
本发明主要包括CAN总线接收数据，将数据交付高速智能统一总线的发送过程；高速智能统一总线接收数据，将数据交付CAN总线的接收过程。
发送过程：采用CAN总线收发器对CAN网络上的信号进行电平格式调整，然后将结果输入给CAN控制器。CAN控制器将输入按照CAN总线协议进行数据解码，并将接收到的数据传递给高速智能统一总线协议单元。高速智能统一总线协议单元对CAN总线解码后的数据按照预先配置的总线协议进行编码，并将编码后的数据以低速时钟写入高速双端口SRAM中的固定区域，并通知高速监视单元。高速监视单元在智能总线停止向高速双端口SRAM中写数据时，首先将高速双端口SRAM的读写时钟切换成高速时钟，然后触发高速串并转换单元读取高速双端口SRAM中的数据。高速串并转换单元读取数据后，对数据进行并串转换，之后将数据耦合到光纤上进行发送。
接收过程：采用高速串并转换单元对高速智能统一总线网络上的信号进行串并转换，然后以高速时钟将接收到的数据写入双端口SRAM中的固定区域，并通知高速监视单元。高速监视单元在高速串并转换停止向高速双端口SRAM中写数据时，将高速双端口SRAM的时钟切换到低速时钟，并触发高速智能统一总线协议单元对数据的读取。高速智能统一总线协议单元接收到触发之后，将高速双端口SRAM中的数据读出，并按照预先配置的总线协议进行数据帧解码和载荷数据提取，然后将提取的数据交付CAN总线控制器。CAN总线将交付的数据按照CAN总线协议编码后传递给CAN收发器。CAN收发器对数据进行电平格式调整之后，将数据耦合到CAN网络上进行发送。
本发明在解决其问题的同时，首先基于高速智能统一总线协议的灵活配置特性，实现了CAN与其他总线的方便互联；再次将多种总线介质合并成为一束光纤，减少了总线大规模互联的总线介质的数量；再次由于只在与高速智能统一总线相接的高速双端口SRAM、高速串并转换单元、高速监视单元采用甚高频器件，而其余部分可采用常规器件，从而减少了系统的功耗、代价开销。

Claims (1)

1.一种CAN总线与高速智能统一总线的直接接口方法，其特征在于包括以下步骤：
(a)采用CAN总线收发器对CAN网络上的信号进行电平格式调整，将CANH和CANL差分信号转化成CANRX信号，然后将CANRX信号输入给CAN控制器；CAN控制器对CANRX信号按照CAN总线协议进行数据解码，并将接收到的数据通过数据端口传递给高速智能统一总线协议单元；高速智能统一总线协议单元对CAN总线解码后的数据按照预先配置的总线协议进行编码，并将编码后的数据以低速时钟写入高速双端口SRAM中的固定区域，并通知高速监视单元；高速监视单元在高速智能统一总线停止向高速双端口SRAM中写数据时，首先将高速双端口SRAM的读写时钟切换成高速时钟，然后触发高速串并转换单元读取高速双端口SRAM中的数据；高速串并转换单元读取数据后，对数据进行并串转换，之后将数据耦合到光纤上直接发送；
(b)采用高速串并转换单元对高速智能统一总线网络上的信号进行串并转换，然后以高速时钟将接收到的数据写入双端口SRAM中的固定区域，并通知高速监视单元；高速监视单元在高速串并转换单元停止向高速双端口SRAM中写数据时，将高速双端口SRAM的时钟切换到低速时钟，并触发高速智能统一总线协议单元对数据的读取；高速智能统一总线协议单元接收到触发之后，将高速双端口SRAM中的数据读出，并按照预先配置的总线协议进行数据帧解码和载荷数据提取，然后将提取的数据交付CAN总线控制器；CAN总线控制器将交付的数据按照CAN总线协议编码后传递给CAN收发器；CAN收发器对数据进行电平格式调整之后，将数据耦合到CAN网络上进行发送。
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