[發明專利]一種片上CAN控制器調試系統

在審

• 申請號: 202011243501.4
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112379658A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 張潤曦;劉元;甘亮羽;石春琦;羊靖怡;周洲;李延中
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種片上CAN控制器調試系統，該系統由CAN控制器（及其連接到的CAN總線）、UART串口模塊、Arm CortexM3內核（及其ITCM、DTCM兩塊SRAM）、AMBA總線模塊（包含AHB總線矩陣、APB互聯矩陣以及AHB轉APB橋）以及部署于PC的Labview上位機。所述AMBA總線模塊將作為主機的Arm CortexM3內核與作為從機的UART串口模塊與CAN控制器相連，所述UART模塊與Labview上位機相連。本發明的CAN控制器已通過邏輯分析儀進行解析，符合標準的CAN協議，同時可通過Labview上位機對CAN控制器進行應用層的設計，具有可編程、移植性好等特點。

技術領域

本發明屬于硬件系統開發領域，具體涉及片上系統設計和IP核開發等。

背景技術

CAN是控制器局域網絡(Controller Area Network, CAN)的簡稱，在1986年推出，一種面向汽車的多主機局域網通信協議。此后，CAN通過ISO11898及ISO11519進行了標準化，現已是汽車網絡的標準協議。同時，由于其高性能、高可靠性、實時性等優點，CAN總線也廣泛應用于工業自動化、多種控制設備、交通工具、醫療儀器以及建筑、環境控制等眾多部門，成為國際標準的現場總線之一。但是目前來講，市場上可以買到的CAN控制芯片都無法在線調試，即發現數據幀的傳輸錯誤就無法調試，也無法定位到錯誤的環節，傳統的去分析CAN控制器的問題都是通過用邏輯分析儀，缺乏可視化的上位機界面。

Cortex-M系列處理器最早在2004年推出，使用短流水線、短周期執行以及低中斷延時，廣泛部署于嵌入式控制領域，每年出貨量在十億級別，擁有最豐富的軟件，工具和知識生態系統的支持。CortexM3處理器在32位處理器領域提供了高性能計算能力，由于集成了軟件控制的睡眠模式，廣泛的時鐘門控和狀態保持功能，它還具有領先的系統能效，在工程實踐中有著非常廣泛的應用。

發明內容

本發明的目的是針對CAN控制器錯誤無法進行可視化調試的問題，結合Cortex-M系列控制器提出的一種片上CAN控制器調試系統。通過開發者將自行設計的CAN控制器掛載到由Arm CortexM3及AMBA總線模塊所構成的片上系統將CAN控制器的寄存器模塊向軟件層面開放，并在軟件層面對寄存器模塊操作的函數封裝，隨后通過UART串口聯合Labview上位機對CAN控制器的功能進行快速驗證以及開發。本發明旨在提供一種可編程、移植性好的調試系統，以實現對CAN控制器的快速開發與驗證。

實現本發明目的的具體技術方案是：

一種片上CAN控制器調試系統，該系統包括CAN控制器、Arm CortexM3內核、AMBA總線模塊、UART串口模塊以及Labview上位機，其中：

所述CAN控制器由寄存器模塊、位流處理器和位時序處理器組成，所述寄存器模塊為CAN控制器的指令、數據配置模塊；位流處理器對CAN控制器所連接的CAN總線上的數據進行解析；位時序處理器管理CAN控制器內數據收發時序；CAN控制器通過寄存器模塊與AMBA總線模塊連接；

所述AMBA總線模塊為符合AMBA3.0協議的片上總線，包含一級AHB總線矩陣、一級APB互聯矩陣以及一個AHB轉APB橋，其中，AHB總線矩陣與APB互聯矩陣通過AHB轉APB橋連接；APB互聯矩陣用來實現外設的掛載；AMBA總線模塊為Arm CortexM3內核與外設進行數據交互的通道；

所述Arm CortexM3內核以哈佛結構進行配置，通過I-CODE、D-CODE和SYSTEM三個通道連接到AMBA總線模塊上；Arm CortexM3內核的指令與數據分別放置在SRAM ITCM和SRAMDTCM中，所述SRAM ITCM和SRAM DTCM作為從機掛載到所述AMBA總線模塊上；

所述UART串口模塊作為外設掛載在AMBA總線模塊上；