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车载CAN总线记录仪实现大容量存储系统

作者:时间:2012-04-12来源:网络收藏

引言

  CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO国际标准化的串行通信协议。近年来,其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视,被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。本文利用“FPGA+单片机”作为存储控制器,采用基于LZW算法的数据压缩技术,以SDRAM作为周期存储和缓存,SD卡作为最终存储载体,实现实现大容量存储系统

  1 系统整体结构设计

  

车载CAN总线记录仪实现大容量存储系统框图

  如图1所示,存储系统主要包括以下模块:FPGA主控模块、CAN总线监听控制模块、数据压缩模块、SDRAM控制模块和单片机控制CH376模块。本文主要介绍存储部分,CAN总线监听控制模块不做介绍。图中,点画线内的部分均由FPGA控制。后端SD卡由MSP430单片机控制,SD协议芯片采用CH376。FPGA控制CAN总线控制芯片、CAN总线收发器从总线上获取数据,经过数据压缩模块压缩,存入SDRAM里。这里采用两种存储模式:一种是利用SDRAM存储的可覆盖性进行周期存储,具体存储周期由压缩率和SDRAM容量决定;另一种是直接存储,SDRAM作为缓存。当选择直接存储时,FPGA与单片机通信,利用FIFO给单片机发送数据,单片机控制CH376将数据存入SD卡(存储时间由SD卡容量决定)。

  2 系统硬件设计

  2.1 FPGA主控模块

  FPGA选用Altera公司的Cyclone II系列芯片EP2C5T14418N,它具有内部资源丰富、速度快的特点。上电后,主控模块使能CAN总线监听控制模块、数据压缩模块、SDRAM控制模块。如果选择周期存储,则不使能单片机;若选择直接存储,则让单片机处于低功耗状态,当SDRAM有数据时FPGA把数据发给单片机,并使其控制CH376工作。

  2.2 数据压缩模块

  

LZW算法流程
压缩算法采用LZW算法。该算法是一种基于字典的压缩算法,在数据的压缩过程中会根据输入的数据动态地建立一个字典。后续输入的数据都会在这个字典中进行匹配查找,根据查找是否成功决定压缩编码的输出。LZW压缩算法流程如图2所示。根据该流程,采用C语言设计压缩与解压缩软件以验证算法和硬件压缩的正确性,用Verilog语言编写了压缩代码,利用FPGA内部RAM资源建立字典。LZW压缩算法的硬件逻辑功能框图如图3所示。

  


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关键词: 车载CAN 总线记录仪 大容量存储
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