基于NIOS II的双端口CAN通信回环测试

基于NIOS II的双端口CAN通信回环测试

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说明：本稿件为初稿，如果大家在使用的过程中有什么疑问或者补充，或者需要本文中所述工程源文件，欢迎以邮件形式发送相关内容到我的邮箱xiaomeige_fpga@foxmail.com。如果需要FPGA开发套件，可以上我们的淘宝网址选购：https://xiaomeige.taobao.com。

CAN通信基本概念

略（我暂时也不会多少，会的人也不用我讲，所以第一稿略去本部分）

使用FPGA实现CAN通信

硬件电路

针对小梅哥红色Starter教学板，使用Starter教学板主板和多功能通信板实现。Starter教学板上有SDRAM存储器、EPCS存储器，多功能通信板上有两个CAN收发器，收发器型号为TI的VP230。多功能通信板上CAN电路如下所示：

 

多功能通信板上的两路CAN共有4个信号需要与FPGA主板连接，分别为CAN0_TXD、CAN0_RXD、CAN1_TXD、CAN1_RXD，多功能通信板使用一个40针的简易牛角座，通过排线连接Starter开发板或者AC6102或AC620开发板。

CAN0_TXD、CAN0_RXD、CAN1_TXD、CAN1_RXD这些信号分别分配在简易牛角座的6、7、8、9号引脚上（顺序不对应，请读者自行核对上图端子与信号名，也可直接查看多功能通信卡背面的信号功能名称）。下图为Starter开发板和多功能通信卡的连接实物图，多功能通信卡使用40p简牛排线连接到Starter的GPIO0上。

按照上述连接方式，则CAN0和CAN1与Starter开发板上FPGA引脚的连接关系如下表所示：

CAN电路引脚分配
插件引脚编号	信号功能	对应主板接口功能引脚	与FPGA相连管脚
P3_6	CAN1 TXD	GPIO5	PIN_L8
P3_7	CAN1 RXD	GPIO6	PIN_M8
P3_8	CAN0 TXD	GPIO7	PIN_P8
P3_9	CAN0 RXD	GPIO8	PIN_M7

 

做回环测试时，请按照下图所示的连接方式，用杜邦线或者专用的防呆连接线（默认有配送2根）进行连接

 

系统框架设计

整个CAN通信系统基于NIOS II软核CPU和完全兼容SJA1000芯片的CAN通信软核IP（以下简称SJA1000兼容IP）。SJA1000兼容IP实现CAN通信底层的协议实现，NIOS II CPU实现对SJA1000兼容IP的控制以及应用层数据的收发，整个系统框图如下所示：

NIOS II CPU：实现对SJA1000兼容IP的控制以及应用层数据的收发

SJA1000兼容IP：实现CAN通信收发底层协议的处理

JTAG UART：调试数据打印，在NIOS II软件开发IDE的控制台上打印信息

UART：调试数据打印，使用Starter板上USB转串口电路，在PC端用串口调试助手接收并显示调试信息

SDRAM控制器+SDRAM存储器：实现大容量指令和数据的存储，作为NIOS II CPU的运行内存。

VP230收发器：CAN通信电气接口芯片，在多功能通信板上。

 

回环测试工程的使用

1、按照前面通信板和Starter板的连接示意图连接好两个板，使用自制的跳线将两个CAN口连接到一起，形成回环，给开发板供电，连接USB Blaster下载器。

2、工程名称为can_loopback_test，使用时，将提供的工程包解压到一个不含中文字符的文件目录中，双击can_loopback_test.qpf文件打开工程，注意，工程使用Quartus II 13.0版本创建，其他版本打开请自行处理差异。

3、直接点击Programmer工具，下载outputfiles文件夹下的can_loopback_test.sof

4、在tools中选择Nios II Software Build Tools for Eclipse，切换路径到当前Quartus II工程的目录，如D:\fpga\starter\demo_debug\can_loopback_test（此为小梅哥电脑上该工程的目录）

5、工作空间打开后会默认存在两个工程，这里直接选中两个工程，然后delete删除掉。

6、然后在这个Project Explorer空白处右击，选择Import选项。

7、选择导入已经存在的工程到工作空间中。

8、定位路径到当前工程所在路径，点击确定，就会自动找到已经存在的工程，然后点击Finish即可。

9、展开新导入的can_loopback_bsp工程，找到settings.bsp文件，双击打开，修改下面两个位置为你工程当前路径。

10、修改完成之后，选中can_loopback_bsp，右击选择NIOS II，然后选择Generate BSP。

11、选中can_loopback工程，按键盘组合键Ctrl + B启动对整个工程的编译，编译完成后，可以看到整个工程的程序文件大小。这是默认开启了各种驱动支持的情况，所以文件较大，如果针对性的关闭掉不必要的外设驱动，程序文件大小会大幅下降。

12、依次点击Run——>Run Configurations，打开下载配置界面。

13、选择需要运行的工程，刷新Jtag链，使得Run按钮可选后，点击Run按钮即可开始下载程序。

14、程序运行起来后会在Console窗口持续打印接收到的数据值，如果断开或者短路两个CAN接口之间的连线，则不会再显示接收到的数据内容，仅显示Tx_Done。

15、分析软件代码

该部分内容就留给客户自己去分析啦，能用上CAN接口的客户，肯定不缺这方面能力和经验

 

16、固化程序到开发板上掉电运行。

首先选中can_loopback_bsp工程，右击选择NIOS II，然后选择BSP Editor。在打开的界面中，先设置标准输入输出设备为uart_0。然后选择Advance选项，勾选上图中圈出来的两个位置，然后Generate，再Exit。

 

 

17、此时再次Ctrl + B全编译工程，然后使用标准的烧写流程将sof和elf烧写到开发板上就可以啦。烧写完成后重新对开发板上电，使用USB线连接Starter开发板和电脑，使用串口助手就可以接收到调试信息了。