基于FPGA的CAN總線控制器SJA1000軟核的設計

每一個功能模塊都有對應的接口信號，而data_in_infer、addr_out_infer、data_in_infer、w_ok_in、r_ok_in是讀寫模塊的信號接口。
需要注意的是，本系統中使用了主從狀態機，即狀態機的嵌套。在主狀態進入初始化狀態機后，立即給出一個enable信號，啟動從狀態機，并設置一個從狀態機的完成信號finish(高電平有效)，且初始值為低，然后在主狀態機不停的檢測finish信號，如果finish為高，則進入下一個狀態，查詢狀態。而在從狀態機中，則不停地檢測enable信號，如果為高，則開始工作，當完成從狀態機后，將finish信號置高。如此就完成了主從狀態機的互動。接口控制邏輯模塊中的start、end信號即為系統主從狀態機互動信號。

3 初始化模塊
初始化模塊的功能是完成SJA1000的初始化。CAN2．0B規范允許SJA1000工作在兩種模式，即BasicCAN模式和PeliCAN模式，上電默認為BasicCAN模式。在兩種模式下都需要對SJA1000的模式寄存器CR、驗收碼寄存器ACR、驗收屏蔽寄存器AMR、總線定時寄存器BTR0、BTR1和輸出控制寄存器OCR寫入控制命令。
在本設計中，借用ROM的思想，將需要讀寫的寄存器地址和數據統一編碼，固化存儲起來，對SJA1000進行讀寫時，只需要按照一定的順序讀出數據和地址，輸出到即可。

4 位查詢模塊
位查詢模塊主要功能是在SJA1000轉入工作模式后能夠讀取存在接受緩沖區RXFIFO的幀信息，在本設計中讀取幀信息采用了查詢方式，即不停地查詢SJA1000狀態寄存器SR的RBS位，如果查詢到RBS位為“1”，即表明接收緩沖區滿，RXFIFO中有可用信息，此時將轉入數據處理模塊，由數據處理模塊進行數據讀入，并進行處理。在查詢過程中，對SJA1000的狀態寄存器進行了讀操作。

5 數據處理模塊
數據處理模塊功能是從SJA1000的緩沖區讀入數據，并作處理。在讀入數據時，只需將輸出的地址定位到SJA1000接收緩沖區的數據場依次將數據從緩沖區讀入即可。在CAN總線的通信中，發送的為幀信息，其數據幀結構如圖7所示。

在對數據進行處理時，前16位為ID，有用的數據是在幀中的數據場(Data Field)中，因此只需略過前16位，對后面最多8個字節的數據進行處理，分配到步進電機的引腳上即可。

6 緩沖區釋放模塊與雙端口模塊
在緩沖區的數據被讀入后，需要對緩沖區的數據清零，為后續的數據讀入做準備。本質上仍是對SJA1000的命令寄存器(CMR)寫操作。在狀態寄存器與接收緩沖區相關的位為RRB，置1即可釋放緩沖區，這樣就會導致接收緩沖區內的另一條信息立即有效，從而進入下一幀數據的數據查詢、處理過程。
在本設計中，輸出的數據引腳為雙向引腳，設計成三態輸出，這是因為雙向端口在完成輸入功能時，必須使端口處于高阻態，否則外部數據不能正確讀入。
其設計關鍵在于，實體部分必須對端口屬性進行申明，端口屬性必須為inout類型，在構造體對輸出信號進行有條件的高阻控制。

結語
CAN總線接口控制器由VHDL語言描述，易于修改和移植，可以將幾個軟核集成到一個FPGA芯片上去，具有單片機所沒有的優勢，在汽車領域具有良好的應用前景。