FPGA verilog can mcp2515 altera xilinx工程 代码 程序

FPGA verilog can mcp2515 altera xilinx工程 代码 程序 ...altera、xilinx工程 均提供 ...标准帧、扩展帧 均提供 ...提供仿真激励文件testbench 资料包清单 1.程序altera/xilinx工程代码、Verilog/testbench均提供。 代码均在电路板验证 2.说明书 3.quartus ii 13.0软件安装包 注1工程均带有激励testbench软件安装好之后仿真路径设置之后打开点击RTL Simulation即可开始仿真 注2所有代码均为纯VerilogPLL除外 注3给出testbench代码并且已经在电路板中验证过。一、概述本文基于Altera/Xilinx双平台工程阐述一套以FPGA为SPI主设备、MCP2515为CAN协议控制器的完整通信链路方案。设计采用纯Verilog实现时钟域隔离、参数化波特率、扩展/标准帧自适应收发并配套RTL仿真脚本可一键跑通ModelSim/QuestaSim。重点放在“FPGA如何以最小CPU干预完成CAN报文透明转发”这一核心诉求兼顾可移植性与可扩展性。二、系统架构2.1 顶层数据流用户时钟24 MHz ──► 片上PLL ──► 100 MHz系统时钟 │ ▼ ┌-------------------------------┐ │ MCP2515_SPI_III_top │ │ (顶层调度跨时钟域复位同步) │ └-----------┬-------------------┘ │ 32-bit配置总线 ▼ ┌-------------------------------┐ │ spi_timing_ctrl_3 │ │ (SPI-CPOL0/CPHA0主控时序) │ └-----------┬-------------------┘ │ 8-bit MOSI/MISO ▼ MCP2515芯片 │ ▼ CANH/CANL总线2.2 关键模块划分模块名职责设计要点systemctrlpll时钟/复位产生上电延时1 ms锁相环locked后释放异步复位提供100 M/90°/16 M多路时钟mcp2515_init寄存器初始化基于ROM查表17条配置命令顺序下发完成后拉高init_donemcp2515_receive接收引擎查询RXB0中断标志自动读取IDDLCData清中断标志帧类型位宽可参数化mcp2515_send发送引擎等待TXB0空写IDDLCData拉低TX0RTS 100个时钟再拉高完成发送spitimingctrl_3低层SPI时序1 MHz SCK24-bit指令帧命令地址数据读写共用busy信号脉冲返回三、初始化流程上电复位系统时钟稳定后PLL locked信号同步到100 MHz域生成1 ms宽脉冲的sysrstn。此时canrstn保持低电平MCP2515硬件复位引脚被强制拉低。SPI接口唤醒canrstn释放后spitimingctrl_3模块开始工作其内部10 µs定时器保证片选建立时间随后进入IDLE态等待上层命令。寄存器批量配置mcp2515init状态机按ROM地址0→16顺序取出预置值依次写入CNF1/2/3、TXRTSCTRL、RXB0CTRL、滤波器屏蔽器等寄存器最后切回Normal模式initdone置位。中断标志清除初始化末尾主动读一次RXB0CTRL把可能上电置位的RX0IF清掉防止误触发接收引擎。四、接收流程查询式接收引擎持续查询RX0IF寄存器0x2C bit0。一旦置位进入读数据序列0x61→0x62→0x63→0x64→0x65→0x66…0x6D共13字节分别对应ID高/低、IDE、RTR、DLC、Data0-7。读完最后字节回写0x2C把RX0IF清零同时拉高receive_done一个时钟通知顶层“帧已就绪”。顶层收到receive_done后把同一帧内容原封不动提交给发送引擎实现“环回”验证。五、发送流程触发式发送引擎等待sendrequestack1表示接收侧已准备好数据。查询TXB0CTRL bit4TXREQ0表示发送缓冲区空。顺序写TXB0SIDH、TXB0SIDL、TXB0EID8、TXB0EID0、TXB0DLC、TXB0D0…D7。拉低TX0RTS引脚≥100时钟物理层要求再拉高激活CAN控制器发送。等待TXREQ由1→0置位send_done状态机回到IDLE。六、波特率与滤波器配置采用16 MHz晶振时CNF1/2/3寄存器已预置500 kbps参数Tq125 nsSJW1PropSeg1PS18PS28。如需切换波特率仅需替换Mcp2515_Params.h内宏定义重新编译即可无需动RTL。验收滤波器默认全开RXM00x00方便调试量产可改为只接收特定ID段降低FPGA负载。七、时钟域与跨域握手100 MHz主时钟域init、receive、send、SPI时序。24 MHz时钟域仅用于can_osc1输出给MCP2515作外部时钟源。复位同步异步复位同步释放采用二级DFF确保canrstn在100 MHz域释放时满足Recovery/Removal。SPI-busy信号config_end为单时钟脉冲直接驱动各引擎状态机无跨域风险。八、仿真与验证testbench在接收done事件后立即把recid/recdata*赋给send侧形成闭环串口打印“SIMULATION PASSED”即表明环路正确。支持两种仿真模式行为级spitimingctrl_3内部SPI时钟1 MHz跑500 µs即可看到完整帧。时序级采用Quartus/ISE生成的SDF反标后检查建立/保持时间确保在100 MHz下余量0.5 ns。九、移植指南平台差异- AlteraPLL使用altpll输出c0100 M、c1100 M(-90°)、c216 M。- Xilinx改用clk_wiz同等输出锁相环参数已封装在tcl脚本一键生成。引脚复用顶层仅9个IOclk、rstn、spi*、canosc1、canrst_n、TX0RTS。其余引脚可自由分配适配任意144pin以下封装。时钟频率调整若外部晶振非24 MHz仅需修改PLL倍/分频系数spitimingctrl3内SPIFREQ参数同步改为系统时钟/SPI时钟即可。十、性能指标单帧接收→发送延迟≤ 180 µs500 kbps8字节数据含SPI读写寄存器解析。最大连续帧率约 3 000 fps8字节无滤波FPGA 100 MHz。资源占用Cyclone IV EP4CE10 800 LESpartan-6 XC6SLX9 350 Slice。十一、可扩展方向升级为中断驱动将MCP2515的/INT引脚接入FPGA减少查询功耗。增加发送队列片内例化异步FIFOCPU通过Avalon/AXI-Lite写入实现突发发送。支持CAN-FD换用MCP2517FDSPI时钟提至20 MHz数据段速率可达8 Mbps。双CAN冗余例化两套本IP共用100 MHz时钟实现冗余通道热备份。十二、结论该框架以“纯硬件状态机”方式完成CAN控制器管理无需嵌入式CPU介入具备低延迟、高确定、易移植的特点。通过预留的寄存器接口用户可在上层快速叠加自定义逻辑如报文过滤、时间戳、故障注入是工业控制、车载网关、实时数据采集等场景的理想CAN通信底座。FPGA verilog can mcp2515 altera xilinx工程 代码 程序 ...altera、xilinx工程 均提供 ...标准帧、扩展帧 均提供 ...提供仿真激励文件testbench 资料包清单 1.程序altera/xilinx工程代码、Verilog/testbench均提供。 代码均在电路板验证 2.说明书 3.quartus ii 13.0软件安装包 注1工程均带有激励testbench软件安装好之后仿真路径设置之后打开点击RTL Simulation即可开始仿真 注2所有代码均为纯VerilogPLL除外 注3给出testbench代码并且已经在电路板中验证过。