CN106161222A - 基于sopc的车载网关系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于SOPC的车载网关系统，具有FPGA嵌入式处理器，其特征在于：FPGA嵌入式处理器与CAN总线控制器和LIN总线控制器桥接，FPGA嵌入式处理器与外设存储器桥接。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于SOPC的车载网关系统。
背景技术
随着汽车电子技术和现场总线技术的不断发展，以及汽车产业对成本和性能的特殊需求，决定了汽车网络普遍采用混合的总线配置。汽车网络系统采用多协议总线分层架构系统，汽车网络系统允许不同层次的网络标准和多种不同的通信协议的存在。车载网络中不同总线的协议存在较大的差异，所以要求车载网关能够解析不同的网络协议并将报文封装成符合目的网络协议的格式，实现数据的上传和下达，从而实现不同总线之间的数据交互。车载网关在满足数据转发和路由等功能外，必须要兼顾系统的实时性、灵活、易配置等性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于SOPC的车载网关系统，使用灵活、易于配置，充分满足车载网关系统的实时性要求。
实现本发明目的的技术方案：
一种基于SOPC的车载网关系统，具有FPGA嵌入式处理器，其特征在于：FPGA嵌入式处理器与CAN总线控制器和LIN总线控制器桥接，FPGA嵌入式处理器与外设存储器桥接。
FPGA嵌入式处理器与FlexRay总线控制器桥接。
FPGA嵌入式处理器与Ethernet总线控制器桥接。
所说的桥接为通过本机总线PLB、片上外围总线OPB连接。
FPGA嵌入式处理器经AHB总线接协处理器，FPGA嵌入式处理器用于系统应用层算法及数据通信，协处理器用于同步和预处理底层算法。
FPGA嵌入式处理器经AHB总线接本地存储器，本地存储器用于存储应用程序和数据。
FPGA嵌入式处理器接DMA控制器，DMA控制器接AHB总线，DMA控制器用于控制本地存储器和外设存储器之间的数据传送。
CAN总线控制器接CAN收发电路，LIN总线控制器外接LIN收发电路，FlexRay总线控制器接FlexRay收发电路，Ethernet总线控制器接物理接口收发器PHY。
FPGA嵌入式处理器接Debug接口模块，用于程序调试。
本发明具有的有益效果：
本发明将FPGA嵌入式处理器与CAN总线控制器和LIN总线控制器桥接，FPGA嵌入式处理器与外设存储器桥接，可通过编程配置不同的外设（总线控制器），能够集成各总线的驱动及通讯协议或协议栈，实现对总线的灵活配置，同时，由于设有大容量的外设存储器，便于将实时操作系统移植并运行于处理器上，能够充分满足高速通信要求。本发明使用灵活、易于配置，充分满足车载网关系统的实时性要求。本发明基于SOPC（可编程系统芯片）技术，可有效减小芯片的封装并有效降低系统的总功耗。
本发明FPGA嵌入式处理器还可与FlexRay总线控制器桥、Ethernet总线控制器桥接，能够实现CAN总线、LIN总线、FlexRay总线、Ethernet总线的灵活配置，最大限度实现不同总线的兼容。
本发明FPGA嵌入式处理器与总线控制器、外设存储器之间通过本机总线PLB、片上外围总线OPB连接，即通过PLB to OPB桥连接，FPGA嵌入式处理器可通过OPB访问总线控制器，总线控制器的外设可以借助OPB to PLB桥，通过PLB访问外设存储器，进一步保证数据的高速传输。
本发明FPGA嵌入式处理器经AHB总线接协处理器，FPGA嵌入式处理器用于系统应用层算法及数据通信，协处理器用于同步和预处理底层算法，进一步保证系统的高速实时性能。
本发明FPGA嵌入式处理器经AHB总线接本地存储器，本地存储器用于存储应用程序和数据；FPGA嵌入式处理器接DMA控制器，DMA控制器接AHB总线，DMA控制器用于控制本地存储器和外设存储器之间的数据传送，本地存储器和外设存储器之间实现数据通信，可以有效降低传输时延且避免数据通讯受到干扰。
附图说明
图1为本发明的系统架构框图。
具体实施方式
如图1所示，FPGA嵌入式处理器与CAN总线控制器、LIN总线控制器、FlexRay总线控制器、Ethernet总线控制器、外设存储器桥接。所说的桥接为通过本机总线PLB、片上外围总线OPB连接，即通过PLB to OPB桥连接。FPGA嵌入式处理器经AHB总线接协处理器，FPGA嵌入式处理器用于系统应用层算法及数据通信，协处理器用于同步和预处理底层算法。FPGA嵌入式处理器经AHB总线接本地存储器，本地存储器用于存储应用程序和数据。FPGA嵌入式处理器接DMA控制器，DMA控制器接AHB总线，DMA控制器用于控制本地存储器和外设存储器之间的数据传送。FPGA嵌入式处理器接Debug接口模块，用于程序调试。CAN总线控制器接CAN收发电路，LIN总线控制器外接LIN收发电路，FlexRay总线控制器接FlexRay收发电路，Ethernet总线控制器接物理接口收发器PHY。
实施时，FPGA嵌入式处理器采用Xilinx公司的MicroBlaze处理器，Micro Blaze处理器采用RISC架构和哈佛结构的32位指令和数据总线，可以全速执行存储在本地存储器和外设存储器中的程序，最高主频可达150M，同时该处理器可兼容大量可选可添加的处理器外围模块。通过编程可配置不同的外设（总线控制器），集成各总线的驱动及通讯协议或协议栈，实现对总线的灵活配置，更改网关接口数量和总线控制器的类型。
FPGA嵌入式处理器与总线控制器、外设存储器之间通过PLB to OPB桥连接，FPGA嵌入式处理器可通过OPB访问总线控制器，总线控制器的外设可以借助OPB to PLB桥，通过PLB访问外设存储器，实现数据高速传输。OPB总线能够在不影响OPB仲裁器（Arbiter)和总线上已连接的外围设备基础上添加新的外围设备，同步于系统时钟，共享32位地址总线，以及32位数据总线，支持主从设备之间单一周期数据传送。PLB总线是Power PC硬核的高速总线，64位数据总线宽度，地址和读写数据总线分离，具备分别传输的能力。
Claims (9)
1.一种基于SOPC的车载网关系统，具有FPGA嵌入式处理器，其特征在于：FPGA嵌入式处理器与CAN总线控制器和LIN总线控制器桥接，FPGA嵌入式处理器与外设存储器桥接。
2.根据权利要求1所述的基于SOPC的车载网关系统，其特征在于：FPGA嵌入式处理器与FlexRay总线控制器桥接。
3.根据权利要求2所述的基于SOPC的车载网关系统，其特征在于：FPGA嵌入式处理器与Ethernet总线控制器桥接。
4.根据权利要求3所述的基于SOPC的车载网关系统，其特征在于：所说的桥接为通过本机总线PLB、片上外围总线OPB连接。
5.根据权利要求4所述的基于SOPC的车载网关系统，其特征在于：FPGA嵌入式处理器经AHB总线接协处理器，FPGA嵌入式处理器用于系统应用层算法及数据通信，协处理器用于同步和预处理底层算法。
6.根据权利要求5所述的基于SOPC的车载网关系统，其特征在于：FPGA嵌入式处理器经AHB总线接本地存储器，本地存储器用于存储应用程序和数据。
7.根据权利要求6所述的基于SOPC的车载网关系统，其特征在于：FPGA嵌入式处理器接DMA控制器，DMA控制器接AHB总线，DMA控制器用于控制本地存储器和外设存储器之间的数据传送。
8.根据权利要求7所述的基于SOPC的车载网关系统，其特征在于：CAN总线控制器接CAN收发电路，LIN总线控制器外接LIN收发电路，FlexRay总线控制器接FlexRay收发电路，Ethernet总线控制器接物理接口收发器PHY。
9.根据权利要求8所述的基于SOPC的车载网关系统，其特征在于：FPGA嵌入式处理器接Debug接口模块，用于程序调试。
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