专利名称：一种基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN网关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及网络通讯技术领域，特别涉及一种基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN 网关。
背景技术：
CAN总线凭借着其优越的性能一直占据着汽车总线的主导地位，是目前主要的车载网络技术，但随着车载电控单元的增加和传输信息量的增加，CAN网络己显露出许多不足，主要表现如下:网络中节点缺少同步机制，消息的调度不可管理与预测，不适合于实时系统的需要；网络资源利用率低，很难在有大数据量交换要求的应用中取得优势；容错功能无法满足下一代线控系统应用所需。FlexRay总线是基于新一代线控技术(X_by_Wire)要求而产生的总线协议,它是一种基于时间触发的总线，但同时也支持事件触发的总线，其特点有:具有双通道冗余结构；具有硬件自同步机制，符合实时系统的需求；总线利用率高，一帧可传输254字节数据；传输速度高达20Mbps。FlexRay总线的出现，有效的突破了 CAN网络的局限，是将来总线的发展趋势。由于CAN总线应用广泛、成本低、技术成熟等原因，将会长时间和FlexRay总线并存，而工业上CAN总线多采用CAN0PEN，为方便与CAN0PEN协议设备进行通信，市场上对FlexRay-CANOPEN网关有强烈需求，由于CAN的底层协议是用户自定义的，在与第三方设备连接时很受局限，只能特别开发，不能实现通用性。FlexRay-CANOPEN网关的主要技术难点主要有如下两点:1、FlexRay的通信速率远高于CAN，而且它的总线利用率比CAN高，在FlexRay网络数据转CAN时，由于CAN的通信 速度瓶颈，如果不采取有效的措施，那么就会出现丢帧的现象；2、由于FlexRay的通信速度很总线利用都很高，当FlexRay的总线负载很重时,对控制器的响应速度和处理速度要求非常高，否则会出现网关对总线数据无响应情况，从而使失去网关功能。
实用新型内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种响应速度快、处理速度快、实时可靠的基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN网关。本实用新型解决上述问题的技术方案是:一种基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN网关，其包括FlexRay通信控制器、FlexRay总线驱动器、核心控制器、第
一CAN总线驱动器以及第二 CAN总线驱动器，所述FlexRay总线驱动器、FlexRay通信控制器、核心控制器依次串接，第一 CAN总线驱动器、第二 CAN总线驱动器与核心控制器连接。进一步，上述一种基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN网关还包括人机接口模块，所述人机接口模块与核心控制器连接。[0011]进一步，上述核心控制器为TMS320F28335。进一步，上述FlexRay总线驱动器采用TJA1080A。进一步，上述第一 CAN总线驱动器和第二 CAN总线驱动器采用SN65HVD230。进一步，上述FlexRay通信控制器芯片采用MFR4310。本实用新型的有益效果在于:1、本实用新型实现了 FlexRay-CANOPEN网关的可靠性数据转换，首次实现了FlexRay网络和CAN0PEN网络的互联，使得FlexRay网络可以应用在任何基于CAN0PEN的网络中，加速了工业现场总线的发展；2、本实用新型采用先进的带浮点运算的32位DSP核心控制器TMS320F28335芯片，使得网关的处理速度非常之快，可以处理总线负载率很重的网络，而不会出现丢帧的现象；3、本实用新型利用TMS320F28335双CAN 口的功能提高了 CAN0PEN的TPDO报文的发送速度，有效的解决了速率相差悬殊的瓶颈问题；4、本实用新型提出了基于FIFO的静态段缓冲区和基于优先级的动态段缓冲区，有效的解决了丢帧的问题和重要报文优先发送的问题，保证了数据转发的可靠性和实时性。
图1为本实用新型的网络连接示意图。
图2为本实用新型的结构框图。图3为本实用新型的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1所示，本网关的功能是将FlexRay网络接收到的数据通过CAN0PEN的TPDO报文发送到CAN0PEN网络中，将CAN0PEN网络接收的RPDO报文发送到FlexRay网络中，从而实现FlexRay网络和CAN0PEN网络互联。CAN0PEN网络可以通过SDO报文对网关的对象字典进行访问，从而读取和配置网关的CAN0PEN对象字典。如图2所示，图2中包括FlexRay通信控制器、FlexRay总线驱动器、核心控制器、第一 CAN总线驱动器、第二 CAN总线驱动器、电源模块以及人机接口模块，所述核心控制器采用TMS320F28335，TMS320F28335核心控制器的主频可以达到150MHz，具有浮点运算功能，具有两个CAN通讯控制器和一个XINTF接口，XINTF接口和FlexRay通信控制器的AMI接口直接相连，从而实现对FlexRay通信控制器的总线控制，和TMS320F2812总体比较:TMS320F28335的执行速度，比相同时钟频率的F28xx系列定点芯片，快50%，处理数学运算性能提升2.45倍，控制算法性能提升1.57倍，DSP性能提升1.38倍，总体性能提升近2倍；FlexRay通信控制器芯片采用MFR4310，FlexRay通信控制器的地址为0x4000 ；FlexRay总线驱动器采用TJA1080A，这个芯片是TJA1080的升级版，克服了对上电顺序有要求的问题；第一 CAN总线驱动器、第二 CAN总线线驱动器采用TI公司的SN65HVD230收发器，该收发器具有强电磁干扰下宽共模电压范围的差动接收能力、交叉线保护、过热保护、过压保护等卓越特性，第一 CAN总线驱动器和第二 CAN总线驱动器分别接在TMS320F28335核心控制器的两个CAN 口上；电源模块为整体系统供电；人机接口模块与TMS320F28335核心控制器连接，提供按键操作和IXD显示，设置和查询网关的相关参数和内容。本网关的软件实现流程图如附图3所示，在CAN网络的RPDO数据转FlexRay网络时，由于不存在任何瓶颈问题，不需要采用特别的方式，利用具有10级的先入先出(FIFO)缓冲区，当有数据来时就存入这个缓冲区，当缓冲区有数据，就立马转送到FlexRay网络发送，且优先发送先收到的数据。当FlexRay网络数据转CAN网络的TPDO发送时，由于FlexRay网络数据的高传输速率和高总线利用率，如果还采用FIFO处理的话，就会有数据丢失。本实用新型对FlexRay网络静态段数据开辟两个100级FIFO缓冲区，数据首先存入第一缓冲区中，采用先入先出的方式通过DSP28335的第一 CAN 口发送到CAN网络，如果第一缓冲区数据由于发送过慢而填满，说明一个CAN 口不足以满足要求，开启DSP28335的第
二CAN 口来同时发送第一缓冲区的数据，对此时来自于FlexRay网络静态段数据存入第二缓冲区中，在第一缓冲区数据发完时，会转到第二缓冲区去发送该区数据，使得第二缓冲区的数据得以发送，在第二缓冲区发送完毕，而第一缓冲区没有满时，关闭第二 CAN 口，降低功耗。在FlexRay的动态段数据中，也采用两个100级的缓冲区，但不是基于FIFO方式运行，优先级高的数据先做好标记再进行存贮，发送时，先检查缓冲区数据的优先级，发送优先级高的数据，保证网络数据的实时性。具体流程为:首先对整个系统进行初始化，然后判断是否有FlexRay接收到的数据帧没有经过CAN0PEN发送出去，如果有数据没有发送完，就要采用相应方式去转发数据帧，如果没有数据就判断是否有从CAN0PEN网络接收到的数据，如果有的话就调用FlexRay发送程序，封装数据将数据发送完毕。在FlexRay静态时隙接收中断中，采用FIFO的方式存入缓冲区中，在FlexRay动态时隙接收中断中，根据接收的ID号的优先级不同，将数据存入到缓冲区中，使得优先级高的数据可以先经过 CAN转发到CAN0PEN网络中。
权利要求1.一种基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN网关，其特征在于:包括FlexRay通信控制器、FlexRay总线驱动器、核心控制器、第一 CAN总线驱动器以及第二 CAN总线驱动器，所述FlexRay总线驱动器、FlexRay通信控制器、核心控制器依次串接，第一 CAN总线驱动器、第二 CAN总线驱动器与核心控制器连接。
2.如权利要求1所述的一种基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN网关，其特征在于:还包括人机接口模块，所述人机接口模块与核心控制器连接。
3.如权利要求1所述的一种基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN网关，其特征在于:所述核心控制器为TMS320F28335。
4.如权利要求1所述的一种基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN网关，其特征在于:所述FlexRay总线驱动器采用TJA1080A。
5.如权利要求1所述的一种基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN网关，其特征在于:所述第一 CAN总线驱动器和第二 CAN总线驱动器采用SN65HVD230。
6.如权利要求1所述的一种基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN网关，其特征在于:所述Flex Ray通信控制器芯片采用MFR4310。
专利摘要本实用新型公开了一种基于DSP处理器的FlexRay-CANOPEN网关，其包括FlexRay通信控制器、FlexRay总线驱动器、人机接口模块、核心控制器、第一CAN总线驱动器以及第二CAN总线驱动器，所述FlexRay总线驱动器、FlexRay通信控制器、核心控制器依次串接，第一CAN总线驱动器、第二CAN总线驱动器与核心控制器连接，所述人机接口模块与核心控制器连接。本实用新型采用先进的带浮点运算的32位DSP核心控制器TMS320F28335芯片，网关处理速度快，不会出现丢帧的现象，TMS320F28335双CAN口的功能提高了CANOPEN的TPDO报文的发送速度，有效的解决了速率相差悬殊的瓶颈问题，实用新型提出的基于FIFO的静态段缓冲区和基于优先级的动态段缓冲区，有效的解决了帧丢失的问题和重要报文优先发送的问题，保证了数据转发的可靠性和实时性。
文档编号H04L12/66GK203086506SQ20132009836
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者黄运生, 段鑫, 吴国良, 孙雨 申请人:湖南开启时代电子信息技术有限公司