基于FPGA的冗余CAN总线通信节点设计

孙大元，闫　冬

(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081)



基于FPGA的冗余CAN总线通信节点设计

孙大元，闫冬

(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081)

摘要针对航天领域对通信系统可靠性要求高的特点，提出了基于FPGA、SJA1000和PCA82C250的冗余CAN总线通信节点设计。介绍了CAN总线冗余方式的选择原则，详细给出了采用控制器级冗余方式的通信节点硬件设计和FPGA控制程序设计，重点对SJA1000初始化流程、收发报文处理过程、SJA1000错误处理过程和链路热备份条件下的数据选择策略进行了说明。通过FPGA程序仿真，验证了收发报文时SJA1000的控制时序，进行了高低温条件下的节点传输性能测试和冗余数据处理功能测试。测试结果证明，节点工作稳定性高、实时性强，适用于航天和航空等高可靠性要求的领域。

关键词CAN总线；FPGA；冗余；CAN控制器；SJA1000

0引言

Control Area Network(CAN)总线是一种采用异步串行方式工作的现场总线，最早由德国BOSCH公司提出用于实现汽车内部控制[1]，由于其传输速率高，抗电磁干扰性能强，同时配置灵活，使用方便，所以被越来越多地应用于航天领域，近年来我国发射成功的多颗小卫星都采用了CAN总线通信系统[2]。星上设备长时间在高低温、真空和辐射等恶劣条件下工作，且故障后不可维护，因此对总线可靠性提出了更高的要求。

在传统的CAN总线通信系统中，通常采用单片机作为总线节点的处理器，但是单片机处理速度慢、抗干扰能力差的缺点使其在航天领域应用中受到很大限制。……