CAN總線的特點(diǎn)和FPGA實(shí)現(xiàn)

這里我們先逆推一下CAN總線的一些特點(diǎn)。

第一，CAN總線分層結(jié)構(gòu)

我們根據(jù)can總線具有的一些特性可知：CAN總線肯定具有分層結(jié)構(gòu)，而且參考OSI模型（OSI參考模型介紹）是肯定的，我們可以看一下相關(guān)的文檔可知：CAN遵從OSI模型。

上面這一點(diǎn)大部分人都是熟知的。

第二、CAN總線分為哪幾層

根據(jù)《FPGA和USB3.0通信-USB3.0協(xié)議介紹》中總線、協(xié)議、接口關(guān)系可知：

CAN總線內(nèi)容整體比較簡(jiǎn)單（相對(duì)），肯定沒(méi)有USB、PCIe協(xié)議這種復(fù)雜，也就是說(shuō)CAN總線的分層結(jié)構(gòu)不會(huì)超過(guò)三層；但是相對(duì)UART這種又復(fù)雜些，分層結(jié)構(gòu)肯定大于一層。

我們大致判斷CAN總線差不多是兩層左右的分層結(jié)構(gòu)，由于是總線，所以會(huì)規(guī)定物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。從官方協(xié)議中可知：CAN結(jié)構(gòu)劃分為兩層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。

為什么要介紹分層結(jié)構(gòu)

經(jīng)?？次椅恼碌膽?yīng)該知道，不管哪種協(xié)議我都會(huì)首先介紹這種結(jié)構(gòu)的分層結(jié)構(gòu)，那么很多人都會(huì)疑問(wèn)：裝什么B，好好介紹協(xié)議不行嗎？

從各種協(xié)議的官方而言，他們遵循OSI參考模型是為了方便自己協(xié)議的維護(hù)和擴(kuò)展，不然他們也不會(huì)傻到遵循一個(gè)參考模型（又不是強(qiáng)制規(guī)定）。對(duì)我們而言，這種分層結(jié)構(gòu)更容易理解，不管簡(jiǎn)單協(xié)議還是復(fù)雜協(xié)議我們都可以根據(jù)前一個(gè)理解的協(xié)議去理解下一個(gè)協(xié)議（每一層的功能類似），不會(huì)讓我們初識(shí)一種接口或者協(xié)議就要抱著協(xié)議或者SPEC啃幾個(gè)月才能理解。

最后就是當(dāng)你要用這種總線或者接口時(shí)方便制作方案，比如現(xiàn)在我要用FPGA實(shí)現(xiàn)CAN通信，我們需要根據(jù)FPGA的特點(diǎn)選擇各種方案，各種方案的區(qū)別就是其他廠商在制作IC時(shí)制作了哪一層的芯片，下圖中就是我們實(shí)現(xiàn)CAN通信的整體方案：

CAN總線拓?fù)鋱D 改編自官方總線協(xié)議

這張拓?fù)鋱D其實(shí)是參考CAN總線的分層結(jié)構(gòu)，主要分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，這種方案主要是分局目前市場(chǎng)上存在的CAN相關(guān)IC（IC的設(shè)計(jì)肯定是根據(jù)CAN總線的SPEC，存在的原因也是基于此）。

FPGA實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)介

還是這張拓?fù)鋱D，因?yàn)镃AN總線的物理層包含模擬電路部分，所以CAN收發(fā)器一般使用外掛；而CAN控制器是可以利用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)方案時(shí)可以根據(jù)上述特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)我們的方案。

第一種：FPGA+CAN收發(fā)器

控制器使用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)即可。

第二種：FPGA+CAN控制器+CAN收發(fā)器（收發(fā)+控制可以放在一起芯片內(nèi)）

這種方案最簡(jiǎn)單。常見(jiàn)的芯片方案Microchip MCP25625(SPI轉(zhuǎn)CAN)

上面就是Digilent出品的PMOD CAN模塊，原理圖可以參考。

CAN總線協(xié)議

關(guān)于協(xié)議這里就不過(guò)多介紹了，分享官方文檔的中文翻譯。

審核編輯：湯梓紅