基于Microblaze核的CAN交换模块和系统的制作方法

本实用新型涉及计算机技术领域，具体地说是基于Microblaze核的CAN交换模块和系统。

背景技术：

在先前的设计中，CAN数据交换是通过单片机+SJA1000（一种独立CAN控制器）来实现的，通过单片机的IO口模拟CAN控制器进行数据解析，而一般单片机的IO口数量有限，要实现多路数据交换需要多个单片机，这样在设计的时候占用PCB板的面积较大。为设计带来很多不便，同时复杂的设计在使用及操作过程中也存在诸多不便。

技术实现要素：

本实用新型的技术任务是针对以上不足之处，提供基于Microblaze核的CAN交换模块和系统，利用FPGA的可重构性和可编程性，嵌入Microblaze软核，实现挂载的外设驱动的开发和数据接收及分配。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于Microblaze核的CAN交换模块，包括多个CAN IP核、一个串口UART IP核、一个I2C Maseter IP核和一个DDR3控制器。该CAN交换模块是在FPGA内嵌入自带的Microblaze软核，Microblaze软核通过AXI总线分别连接所述的多个CAN IP核、一个串口UART IP核、一个I2C Maseter IP核和一个DDR3控制器；

所述每个CAN IP核、串口UART IP核、I2C MaseterIP核和DDR3控制器均设置有外设接口，并连接相应的外接设备，用以辅助实现相应的功能。

其中，一个串口UART IP核用来实时配置CAN IP核的配置参数，通过外设接口连接外接设备进行CAN IP核的参数配置；一个I2C Master IP核用来实现配置参数的存储和提取，通过外设接口连接存储设备，进行配置参数的存储；一个DDR3控制器用于数据的缓存；CAN IP核用来实现满足CAN协议数据的分发和接收；Microblaze软核用来实现挂载的外设驱动的开发和数据的接收、分配。

进一步的，串口UART模块连接有控制终端设备，用于实时配置各个CAN接口的配置参数。

优选的，所述控制终端设备为PC机，通过PC机辅助进行CAN IP核参数配置。

进一步的，I2C Maseter模块连接有存储设备。用于存储已经配置好的参数。

优选的，所述存储设备为EEPROM。EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，即带电可擦可编程只读存储器--一种掉电后数据不丢失的存储芯片。 EEPROM 可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。一般用在即插即用。

进一步的，每一个CAN IP核均连接有CAN主机，用以实现CAN的数据交换，一个CAN主机发送数据，其他CAN主机均可以接收到发送的数据。

基于Microblaze核的CAN交换系统，具有上述的CAN交换模块、以及多台CAN主机、PC机、存储器和DDR3颗粒，多台CAN主机、PC机、存储器和DDR3颗粒分别连接相应的CAN交换模块的多个CAN IP核、串口UART IP核、I2C Maseter IP核和DDR3控制器。

该系统将一个CAN接口接收的数据分发到其他接口，它可以根据配置参数来进行各个CAN端口的配置。

利用CAN交换模块即FPGA内的Microblaze核实现挂载的CAN IP核驱动、串口驱动、I2C Master驱动和DDR3驱动开发。一上电后Microblaze对各个外设进行初始化，待初始化完成后从I2C 设备上读取已经存储的CAN配置参数去配置各个CAN模块，还可以通过串口配置模块实时的配置CAN的工作模式。待配置完模式后，通过几个带有CAN功能的主机和此CAN交换模块对接，然后从一个CAN主机发送数据，经过CAN交换模块后，其它的CAN主机可以接收到发送的数据。

可以应用在计算机领域、云终端、物联网终端、多媒体终端、汽车电子终端等需要CAN交换的应用场景。

本实用新型的基于Microblaze核的CAN交换模块和系统和现有技术相比，具有以下有益效果：

可根据FPGA的型号管脚数量多少实现多路CAN数据交换，以CAN数量模块多少选择FPGA型号，解决了多路数据交换需要多个单片机，设计时占用PCB板面积较大的问题。

适用于信息控制中心、呼叫中心、证券/金融交易系统、银行数据中心、工业控制环境、教学环境、测试中心、汽车电子等需要CAN数据交换的环境中。

附图说明

图1是本实用新型基于Microblaze核的CAN交换模块结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

基于Microblaze核的CAN交换模块，包括多个CAN IP核、一个串口UART IP核、一个I2C Maseter IP核和一个DDR3控制器。通常，串口IP核用以实时配置CAN IP核的配置参数，I2C Master IP核用以实现配置参数的存储和提取，DDR3控制器用于数据的缓存，Microblaze软核用于实现挂载的外设驱动的开发和数据的接收、分配。

在Xilinx的FPGA内嵌入Microblaze软核，Microblaze软核通过AXI总线分别连接所述的多个CAN IP核、一个串口UART IP核、一个I2C Maseter IP核和一个DDR3控制器。所述每个CAN IP核、串口UART IP核、I2C MaseterIP核和DDR3控制器均设置有外设接口，并连接相应的外接设备。

其中，串口UART连接有控制终端设备，用于实时配置各个CAN接口的配置参数。所述控制终端设备为PC机，通过PC机进行各个CAN接口的参数配置。

I2C Maseter模块连接有存储设备，用于存储已经配置好的参数。所述存储设备为EEPROM。EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，即带电可擦可编程只读存储器--一种掉电后数据不丢失的存储芯片。 EEPROM 可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程，一般用在即插即用。

每一个CAN IP核均连接有CAN主机，用以实现CAN的数据交换，一个CAN主机发送数据，其他CAN主机均可以接收到发送的数据。

通过串口模块实时配置各个CAN接口的配置参数；I2C Master 模块存储已经配置好的参数；CAN IP核实现满足CAN协议数据的分发与接收。在FPGA内嵌入Microblaze 核用来实现CAN驱动程序、串口驱动程序、I2C控制驱动和数据接收和分发；DDR3模块用来数据缓存和Microblaze 程序。

本实施例还包括一种CAN交换系统，具有上述的CAN交换模块、以及多台CAN主机、PC机、存储器和DDR3颗粒。多台CAN主机、PC机、存储器和DDR3颗粒分别连接相应的CAN交换模块的多个CAN IP核、串口UART IP核、I2C Maseter IP核和DDR3控制器。

利用Microblaze核实现挂载的CAN IP核驱动、串口驱动、I2C Master驱动和DDR3驱动开发。一上电后Microblaze对各个外设进行初始化，待初始化完成后从EEPROM上读取已经存储的CAN配置参数去配置各个CAN模块，还可以通过PC机和串口配置模块实时的配置CAN的工作模式。待配置完模式后，通过多个带有CAN功能的主机和此CAN交换模块对接，然后从一个CAN主机发送数据，经过CAN交换模块后，其它的CAN主机可以接收到发送的数据。

具体操作如下：

1）通过PC机连接串口配置模块，配置各个CAN外设的工作模式。

2）将几个带有CAN功能的主机分别对接到CAN交换模块上。

3）通过CAN交换模块，在一台CAN主机上根据配置的模式发送数据，可以在其它的CAN主机上接收到已经发送的数据。

该系统将一个CAN接口接收的数据分发到其他接口，它可以根据配置来进行各个CAN端口的配置。

可以应用在计算机领域、云终端、物联网终端、多媒体终端、汽车电子终端等需要CAN交换的应用场景。

过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。