基于FPGA的CAN-USB协议转换系统的研究的中期报告

基于FPGA的CAN_USB协议转换系统的研究的中期报告一、项目背景和研究意义CAN总线是控制领域中应用最广泛的总线，其应用范围覆盖了从高速列车控制、汽车控制、机床控制、机器人控制到工厂自动化等许多领域。USB是现代计算机系统中最流行的外部设备连接接口之一。CAN总线和USB是两种截然不同的总线协议，它们的物理层、数据链路层和应用层有着明显的区别。CAN总线是一种实时性较强、高可靠性、多点通信的总线，它对于一些行业应用来说非常重要。而USB总线则是一种高速、灵活、热插拔的普适性总线，它广泛应用于计算机及其周边设备以及消费电子等领域。因此，将CAN总线与USB总线进行连接和转换，可以扩展CAN总线的应用领域，为CAN总线的应用提供更多的可能性。本项目旨在研究和实现一种基于FPGA的CAN-USB协议转换系统，使得CAN总线与USB总线之间可以进行数据交换，从而实现CAN总线数据的采集、存储和传输。本系统可以应用于车辆控制、机械控制、工业控制等众多领域，具有重要的现实意义和应用价值。二、研究内容和进展本项目基于Xilinx公司的FPGA芯片实现了CAN-USB协议转换系统，涉及到硬件设计、软件编程、电路调试等方面的问题。研究内容主要包括以下几个方面：1.硬件设计本项目采用了Xilinx公司的Spartan-6系列FPGA芯片，实现了CAN总线与USB总线的数据交换。其中，CAN总线接口采用了MCP2515芯片，USB总线接口采用了CY7C68013A芯片。FPGA芯片通过SPI总线与MCP2515通信，通过FX2LP总线与CY7C68013A通信，实现了CAN总线数据和USB总线数据的转换。2.软件编程本项目使用Verilog语言进行FPGA硬件设计，使用C语言和Python语言进行软件编程。FPGA硬件设计涉及到CAN总线接口、USB总线接口、SPI总线、FX2LP总线等各个模块的设计，需要进行模块测试和整体集成测试。软件编程包括FPGA程序、MCP2515程序、CY7C68013A程序和上位机程序的编写。3.电路调试在硬件设计和软件编程完成后，需要进行电路调试。首先，需要进行信号的采集和观测，精确定位故障点。然后，需要对故障进行分析和处理，确保系统正常工作。最后，需要对系统进行性能测试，评估系统的运行效果和稳定性。目前，本项目已经完成了FPGA硬件设计和软件编程的初步工作。CAN总线接口、USB总线接口、SPI总线、FX2LP总线等模块的设计已经完成，可以进行模块测试和整体集成测试。FPGA程序、MCP2515程序、CY7C68013A程序和上位机程序的编写也已经完成，可以进行系统调试和性能测试。三、下一步工作计划下一步，我们将进行硬件设计和软件编程的深入研究和优化。具体工作计划如下：1.进行硬件设计和软件编程的优化，提高系统性能和稳定性。2.进行系统调试和性能测试，评估系统的运行效果。3.进行系统仿真和测试，验证系统的可靠性和正确性。4.针对系统的不足和问题，进行进一步改进和优化，提高系统的可靠性和应用价值。四、结论本项目旨在研究和实现一种基于FPGA的CAN-USB协议转换系统，使得CAN总线与USB总线之间可以进行数据交换，从而实现CAN总线数据的采集、存储和传输。本系统具有很强的实用价值和应用前