專利名稱：一種基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN 網(wǎng)關(guān)。
背景技術(shù)：
CAN總線憑借著其優(yōu)越的性能一直占據(jù)著汽車總線的主導(dǎo)地位，是目前主要的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但隨著車載電控單元的增加和傳輸信息量的增加，CAN網(wǎng)絡(luò)己顯露出許多不足，主要表現(xiàn)如下:網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點缺少同步機制，消息的調(diào)度不可管理與預(yù)測，不適合于實時系統(tǒng)的需要；網(wǎng)絡(luò)資源利用率低，很難在有大數(shù)據(jù)量交換要求的應(yīng)用中取得優(yōu)勢；容錯功能無法滿足下一代線控系統(tǒng)應(yīng)用所需。FlexRay總線是基于新一代線控技術(shù)(X_by_Wire)要求而產(chǎn)生的總線協(xié)議,它是一種基于時間觸發(fā)的總線，但同時也支持事件觸發(fā)的總線，其特點有:具有雙通道冗余結(jié)構(gòu)；具有硬件自同步機制，符合實時系統(tǒng)的需求；總線利用率高，一幀可傳輸254字節(jié)數(shù)據(jù)；傳輸速度高達20Mbps。FlexRay總線的出現(xiàn)，有效的突破了 CAN網(wǎng)絡(luò)的局限，是將來總線的發(fā)展趨勢。由于CAN總線應(yīng)用廣泛、成本低、技術(shù)成熟等原因，將會長時間和FlexRay總線并存，而工業(yè)上CAN總線多采用CAN0PEN，為方便與CAN0PEN協(xié)議設(shè)備進行通信，市場上對FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)有強烈需求，由于CAN的底層協(xié)議是用戶自定義的，在與第三方設(shè)備連接時很受局限，只能特別開發(fā)，不能實現(xiàn)通用性。FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)的主要技術(shù)難點主要有如下兩點:1、FlexRay的通信速率遠高于CAN，而且它的總線利用率比CAN高，在FlexRay網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)CAN時，由于CAN的通信 速度瓶頸，如果不采取有效的措施，那么就會出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象；2、由于FlexRay的通信速度很總線利用都很高，當(dāng)FlexRay的總線負載很重時,對控制器的響應(yīng)速度和處理速度要求非常高，否則會出現(xiàn)網(wǎng)關(guān)對總線數(shù)據(jù)無響應(yīng)情況，從而使失去網(wǎng)關(guān)功能。

實用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種響應(yīng)速度快、處理速度快、實時可靠的基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)。本實用新型解決上述問題的技術(shù)方案是:一種基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)，其包括FlexRay通信控制器、FlexRay總線驅(qū)動器、核心控制器、第
一CAN總線驅(qū)動器以及第二 CAN總線驅(qū)動器，所述FlexRay總線驅(qū)動器、FlexRay通信控制器、核心控制器依次串接，第一 CAN總線驅(qū)動器、第二 CAN總線驅(qū)動器與核心控制器連接。進一步，上述一種基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)還包括人機接口模塊，所述人機接口模塊與核心控制器連接。[0011]進一步，上述核心控制器為TMS320F28335。進一步，上述FlexRay總線驅(qū)動器采用TJA1080A。進一步，上述第一 CAN總線驅(qū)動器和第二 CAN總線驅(qū)動器采用SN65HVD230。進一步，上述FlexRay通信控制器芯片采用MFR4310。本實用新型的有益效果在于:1、本實用新型實現(xiàn)了 FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)的可靠性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，首次實現(xiàn)了FlexRay網(wǎng)絡(luò)和CAN0PEN網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，使得FlexRay網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用在任何基于CAN0PEN的網(wǎng)絡(luò)中，加速了工業(yè)現(xiàn)場總線的發(fā)展；2、本實用新型采用先進的帶浮點運算的32位DSP核心控制器TMS320F28335芯片，使得網(wǎng)關(guān)的處理速度非常之快，可以處理總線負載率很重的網(wǎng)絡(luò)，而不會出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象；3、本實用新型利用TMS320F28335雙CAN 口的功能提高了 CAN0PEN的TPDO報文的發(fā)送速度，有效的解決了速率相差懸殊的瓶頸問題；4、本實用新型提出了基于FIFO的靜態(tài)段緩沖區(qū)和基于優(yōu)先級的動態(tài)段緩沖區(qū)，有效的解決了丟幀的問題和重要報文優(yōu)先發(fā)送的問題，保證了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的可靠性和實時性。

圖1為本實用新型的網(wǎng)絡(luò)連接示意圖。
圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本實用新型的流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1所示，本網(wǎng)關(guān)的功能是將FlexRay網(wǎng)絡(luò)接收到的數(shù)據(jù)通過CAN0PEN的TPDO報文發(fā)送到CAN0PEN網(wǎng)絡(luò)中，將CAN0PEN網(wǎng)絡(luò)接收的RPDO報文發(fā)送到FlexRay網(wǎng)絡(luò)中，從而實現(xiàn)FlexRay網(wǎng)絡(luò)和CAN0PEN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。CAN0PEN網(wǎng)絡(luò)可以通過SDO報文對網(wǎng)關(guān)的對象字典進行訪問，從而讀取和配置網(wǎng)關(guān)的CAN0PEN對象字典。如圖2所示，圖2中包括FlexRay通信控制器、FlexRay總線驅(qū)動器、核心控制器、第一 CAN總線驅(qū)動器、第二 CAN總線驅(qū)動器、電源模塊以及人機接口模塊，所述核心控制器采用TMS320F28335，TMS320F28335核心控制器的主頻可以達到150MHz，具有浮點運算功能，具有兩個CAN通訊控制器和一個XINTF接口，XINTF接口和FlexRay通信控制器的AMI接口直接相連，從而實現(xiàn)對FlexRay通信控制器的總線控制，和TMS320F2812總體比較:TMS320F28335的執(zhí)行速度，比相同時鐘頻率的F28xx系列定點芯片，快50%，處理數(shù)學(xué)運算性能提升2.45倍，控制算法性能提升1.57倍，DSP性能提升1.38倍，總體性能提升近2倍；FlexRay通信控制器芯片采用MFR4310，F(xiàn)lexRay通信控制器的地址為0x4000 ；FlexRay總線驅(qū)動器采用TJA1080A，這個芯片是TJA1080的升級版，克服了對上電順序有要求的問題；第一 CAN總線驅(qū)動器、第二 CAN總線線驅(qū)動器采用TI公司的SN65HVD230收發(fā)器，該收發(fā)器具有強電磁干擾下寬共模電壓范圍的差動接收能力、交叉線保護、過熱保護、過壓保護等卓越特性，第一 CAN總線驅(qū)動器和第二 CAN總線驅(qū)動器分別接在TMS320F28335核心控制器的兩個CAN 口上；電源模塊為整體系統(tǒng)供電；人機接口模塊與TMS320F28335核心控制器連接，提供按鍵操作和IXD顯示，設(shè)置和查詢網(wǎng)關(guān)的相關(guān)參數(shù)和內(nèi)容。本網(wǎng)關(guān)的軟件實現(xiàn)流程圖如附圖3所示，在CAN網(wǎng)絡(luò)的RPDO數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)FlexRay網(wǎng)絡(luò)時，由于不存在任何瓶頸問題，不需要采用特別的方式，利用具有10級的先入先出(FIFO)緩沖區(qū)，當(dāng)有數(shù)據(jù)來時就存入這個緩沖區(qū)，當(dāng)緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)，就立馬轉(zhuǎn)送到FlexRay網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，且優(yōu)先發(fā)送先收到的數(shù)據(jù)。當(dāng)FlexRay網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)CAN網(wǎng)絡(luò)的TPDO發(fā)送時，由于FlexRay網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高傳輸速率和高總線利用率，如果還采用FIFO處理的話，就會有數(shù)據(jù)丟失。本實用新型對FlexRay網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)段數(shù)據(jù)開辟兩個100級FIFO緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)首先存入第一緩沖區(qū)中，采用先入先出的方式通過DSP28335的第一 CAN 口發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)，如果第一緩沖區(qū)數(shù)據(jù)由于發(fā)送過慢而填滿，說明一個CAN 口不足以滿足要求，開啟DSP28335的第
二CAN 口來同時發(fā)送第一緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，對此時來自于FlexRay網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)段數(shù)據(jù)存入第二緩沖區(qū)中，在第一緩沖區(qū)數(shù)據(jù)發(fā)完時，會轉(zhuǎn)到第二緩沖區(qū)去發(fā)送該區(qū)數(shù)據(jù)，使得第二緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)得以發(fā)送，在第二緩沖區(qū)發(fā)送完畢，而第一緩沖區(qū)沒有滿時，關(guān)閉第二 CAN 口，降低功耗。在FlexRay的動態(tài)段數(shù)據(jù)中，也采用兩個100級的緩沖區(qū)，但不是基于FIFO方式運行，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)先做好標(biāo)記再進行存貯，發(fā)送時，先檢查緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，發(fā)送優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)，保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實時性。具體流程為:首先對整個系統(tǒng)進行初始化，然后判斷是否有FlexRay接收到的數(shù)據(jù)幀沒有經(jīng)過CAN0PEN發(fā)送出去，如果有數(shù)據(jù)沒有發(fā)送完，就要采用相應(yīng)方式去轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，如果沒有數(shù)據(jù)就判斷是否有從CAN0PEN網(wǎng)絡(luò)接收到的數(shù)據(jù)，如果有的話就調(diào)用FlexRay發(fā)送程序，封裝數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。在FlexRay靜態(tài)時隙接收中斷中，采用FIFO的方式存入緩沖區(qū)中，在FlexRay動態(tài)時隙接收中斷中，根據(jù)接收的ID號的優(yōu)先級不同，將數(shù)據(jù)存入到緩沖區(qū)中，使得優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)可以先經(jīng)過 CAN轉(zhuǎn)發(fā)到CAN0PEN網(wǎng)絡(luò)中。
權(quán)利要求1.一種基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)，其特征在于:包括FlexRay通信控制器、FlexRay總線驅(qū)動器、核心控制器、第一 CAN總線驅(qū)動器以及第二 CAN總線驅(qū)動器，所述FlexRay總線驅(qū)動器、FlexRay通信控制器、核心控制器依次串接，第一 CAN總線驅(qū)動器、第二 CAN總線驅(qū)動器與核心控制器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)，其特征在于:還包括人機接口模塊，所述人機接口模塊與核心控制器連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)，其特征在于:所述核心控制器為TMS320F28335。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)，其特征在于:所述FlexRay總線驅(qū)動器采用TJA1080A。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)，其特征在于:所述第一 CAN總線驅(qū)動器和第二 CAN總線驅(qū)動器采用SN65HVD230。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)，其特征在于:所述Flex Ray通信控制器芯片采用MFR4310。
專利摘要本實用新型公開了一種基于DSP處理器的FlexRay-CANOPEN網(wǎng)關(guān)，其包括FlexRay通信控制器、FlexRay總線驅(qū)動器、人機接口模塊、核心控制器、第一CAN總線驅(qū)動器以及第二CAN總線驅(qū)動器，所述FlexRay總線驅(qū)動器、FlexRay通信控制器、核心控制器依次串接，第一CAN總線驅(qū)動器、第二CAN總線驅(qū)動器與核心控制器連接，所述人機接口模塊與核心控制器連接。本實用新型采用先進的帶浮點運算的32位DSP核心控制器TMS320F28335芯片，網(wǎng)關(guān)處理速度快，不會出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象，TMS320F28335雙CAN口的功能提高了CANOPEN的TPDO報文的發(fā)送速度，有效的解決了速率相差懸殊的瓶頸問題，實用新型提出的基于FIFO的靜態(tài)段緩沖區(qū)和基于優(yōu)先級的動態(tài)段緩沖區(qū)，有效的解決了幀丟失的問題和重要報文優(yōu)先發(fā)送的問題，保證了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的可靠性和實時性。
文檔編號H04L12/66GK203086506SQ20132009836
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者黃運生, 段鑫, 吳國良, 孫雨 申請人:湖南開啟時代電子信息技術(shù)有限公司