[发明专利]一种基于单片机与FPGA的FlexRay-CPCIe通信模块

权利要求书

1.一种基于单片机与FPGA的FlexRay-CPCIe通信模块，其特征在于，包括FlexRay通信单元、CPCIe通信单元，FlexRay通信单元采用由单片机和总线收发器组成的FlexRay总线节点框架方案，实现通信模块与外部FlexRay总线网络之间的数据传输；其中，总线收发器受单片机最小系统控制实现FlexRay总线数据收发，FlexRay通信协议由单片机执行；FPGA最小系统是CPCIe通信单元的控制核心，通过对FPGA芯片内部IP核和集成硬核设计，实现对通信模块的时钟管理和逻辑控制，并执行PCIe总线标准，实现计算机与通信模块之间数据交换；FlexRay通信单元与CPCIe通信单元之间的数据交换通过单片机与FPGA之间的本地总线实现。

2.如权利要求1所述的基于单片机与FPGA的FlexRay-CPCIe通信模块，其特征在于，还包括：电源电路单元，为FlexRay通信单元和CPCIe通信单元供电。

3.如权利要求2所述的基于单片机与FPGA的FlexRay-CPCIe通信模块，其特征在于，所述通信模块安装于计算机机箱内CPCIe背板上，利用计算机操作系统对FlexRay高速总线进行开发、测试。

4.如权利要求3所述的基于单片机与FPGA的FlexRay-CPCIe通信模块，其特征在于，所述单片机最小系统包括单片机芯片和与其连接的时钟电路、复位电路和配置接口；单片机芯片采用NXP公司的MPC5644A微控制器，该芯片基于e200z4 Power Architecture core结构，具有150MHz工作频率；配置接口包括：1个双通道FlexRay接口，在内部完成对FlexRay通信协议的移植；1个可配置用于本地总线的EBI接口；时钟电路采用外部晶振。

5.如权利要求4所述的基于单片机与FPGA的FlexRay-CPCIe通信模块，其特征在于，所述FPGA最小系统包括FPGA芯片和与其连接的时钟电路、配置接口、程序存储电路；FPGA芯片采用Xillinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110T芯片，程序存储电路采用StrataFlash芯片。

6.如权利要求5所述的基于单片机与FPGA的FlexRay-CPCIe通信模块，其特征在于，所述CPCIe通信单元利用FPGA内部集成的PCIe硬核和高速数据输入输出接口IP核实现本通信模块的PCIe通信。

7.如权利要求6所述的基于单片机与FPGA的FlexRay-CPCIe通信模块，其特征在于，所述FlexRay总线通信单元采用通信控制器和总线驱动器的FlexRay总线节点框架方案，包括一个通信控制器和两个总线驱动器，通信控制器芯片与FPGA连接，两个总线驱动器芯片分别与通信控制芯片连接，单片机与总线驱动器之间通过数据信号与收/发使能信号相连。

8.如权利要求7所述的基于单片机与FPGA的FlexRay-CPCIe通信模块，其特征在于，所述单片机与FPGA之间通过MPC5644A的EBI接口相连，包括时钟信号、数据信号、地址信号、读/写使能信号；当接收外部FlexRay数据时，单片机的写使能有效，将数据传输给FPGA；当需要发送FlexRay数据时，单片机的读使能有效，读取由FPGA处理的PCIe数据。

9.如权利要求8所述的基于单片机与FPGA的FlexRay-CPCIe通信模块，其特征在于，所述FPGA内部采用异步FIFO用于缓存数据，异步FIFO包括双口RAM、读/写地址发生器和空/满信号发生器，对于FlexRay数据收发模块和CPCIe数据收发模块，异步FIFO的工作方式一致。

10.如权利要求9所述的基于单片机与FPGA的FlexRay-CPCIe通信模块，其特征在于，所述电源模块采用多输出DC/DC芯片为通信模块提供稳定电源。