基于FPGA的PC／104-CAN通讯板设计

0 引 言
PC／104嵌入式控制PC出现于20世纪80年代末，并于1992年形成IEEEP966．1标准。它一方面继承了PC的所有资源，另一方面又对PC的各个方面做了优化设计，使其与IBM PC完全兼容，并具有体积小，功耗低，工作温度宽，可靠性高等特点。采用了独特
的“自栈式”总线连接、模块化结构，使用起来灵活方便；采用面向对象的硬件设计方法，使得在PC／104标准上开发的扩展模块具有更强的通用性和更长的生命期；它以其优良的品质、高可靠性及模块化，广泛应用于工业控制、航空航天、军事、医疗、消防设备、智能仪器仪表、导航、通讯、数控、自动化生产设备、便携式计算机等领域。
CAN(Controller Area Network)总线是一种有效支持分布控制或实时控制的串行通信网络，采用多主协议，废除了传统的站地址编码，而采用对通信数据块进行编码的方法，使网络内节点个数在理论上不受限制。它具有总线仲裁、错误检测、自动重发等功能。由于采用了许多新技术及独特的设计，CAN总线具有高实时性、卓越性能、高可靠性、能独特灵活设汁和低廉价格，已广泛应用于工业现场、控制、智能大厦、小区安防、交通工具、医疗仪器、环境监控等众多领域。目前，它已被公认为是几种最有前途的现场总线之一。随着科技的发展，同一系统应用多种总线技术已经成为一种趋势。本设计利用FPGA完成PC／104总线和CAN总线之间的相互通讯，将两总线相结合，优势互补，使两总线有更大应用价值和更广阔的使用前景。

1 硬件设计
1．1 系统硬件结构
本设计采用PC／104模板形式，具有很强的方便性和可扩展性，其系统的硬件结构如图1所示。

由于PC／104总线采用的是地址数据总线分离的总线结构，而CAN总线协议控制器SJA1000T采用的是地址数据总线分时复用的总线结构，因此系统使用FPGA器件EP20K100实现总线转换和时序逻辑控制转换。该通讯板采用I／O映射方式，其内部寄存器地址为280H～2BFH。为了增强系统的抗干扰能力，在控制器SJA1000T与收发器82C250之间接入光电耦合器6N137。光耦6N137的上升时间典型值为30 ns，隔离电压为3 000 V，其支持最大频率值超过30 MHz。