基于CANBus总线配置多路FPGA设备的装置的制作方法

本实用新型属于工业总线CANBus总线扩展应用技术领域，涉及一种基于CANBus总线配置多路相同FPGA设备的装置。

背景技术：
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FPGA已经被越来越广泛的应用到了各种电子产品中，但是在实际的使用过程中，有些应用场合存在会同时用到许多相同FPGA设备，而且需要在使用前才配置这些FPGA设备。利用传统的配置方法，只能是逐台取进行配置，这样做费时费力。

技术实现要素：
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本实用新型的目的之一是提供一种用来快速配置多路FPGA设备的装置，用在解决在一些应用场合需要在每次使用前对多台相同的FPGA设备进行配置数据的问题。目的之二是对此种设备的关键部件之一CANBus总线接口电路进行优化设计，使其能够保护待注入设备，并能保证数据稳定传输。本实用新型是按照以下技术方案实施的：

一种基于CANBus总线配置多路FPGA设备的装置，包括注入器和配置平台，其特征在于，

注入器包括mcu、扩展Flash、CANBus总线接口电路，其中，mcu为注入器的控制单元，注入器通过CANBus总线接口与配置平台相连接；

配置平台，具有CANBus总线布线，用以实现注入器与各个被注入设备的连接；

注入器的CANBus总线接口电路，包括接口芯片PCA82C250CAN收发器，PCA82C250CAN收发器的数据发送端CAN_TX1和数据接收端CAN_RX1各串联一个二极管，串联在CAN_TX1上的二极管的阴极接在PCA82C250CAN收发器的引脚TXD上，串联在CAN_RX 1上的二极管的阳极接在PCA82C250CAN收发器的引脚RXD上；在PCA82C250CAN收发器与CAN总线相连的线路上串联有限流电阻，并在CAN总线与地之间并联有2个用以滤除总线上高频干扰的电容。

本实用新型提供的装置可以用来快速配置多路FPGA设备，并且优化了CAN接口设计电路，用二极管代替传统的光电隔离器件，同时在CAN接口总线上串联限流电阻有效保护了设备的器件，在总线与地之间并联有电容，有效滤除总线上的高频干扰，防止电磁辐射。

附图说明

图1本实用新型的结构框图

图2注入器中与本实用新型相关部分的结构框图

图3传统CAN接口电路

图4本实用新型采用的CAN接口电路

图5配置平台内部连接示意图

图6待注入设备中与FPGA配置相关的框图

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型进行详细的说明。

整个系统由注入器、配置平台和待注入设备组成，部署如图1所示。

注入器中与本实用新型相关部分的框图如图2所示。注入器由mcu、扩展Flash、CANBus总线接口电路、电源模块和其他模块组成。mcu为注入器的控制单元，负责注入设备各部分的调度管理。注入器设计有CANBus总线接口，与配置平台相连接。

在每次使用前，将注入器连接到PC上，将FPGA设备的配置数据导入到注入器的扩展Flash中。使用时将注入器连接到配置平台上，即可完成对待注入设备的配置数据配置功能。

传统CANBus总线接口电路设计如图3所示。传统的CAN总线接口应用中，都建议设计光电隔离电路，光电隔离电路虽然能够增强系统的抗干扰能力，但是会大大增加CAN总线有效回路信号的传输延迟时间，导致通信速率或者距离减少，同时如果设计光电隔离设备，隔离设备两端的电压必须完全隔离，否则光电隔离将失去应用，这样的话不得不在电源设计多做考虑，增加了系统设计难度。

本次设计选择的接口芯片PCA82C250CAN收发器具备瞬间抗干扰、抑制射频干扰以及实现热防护的能力，其具有的电流限制电路还提供了对总线的保护功能。如图4所示，本次设计优化了CAN接口设计电路，用二极管代替传统的光电隔离器件，同时在CAN接口总线上串联5.1R电阻限制总线上的电流，有效保护了设备的器件，在总线与地之间并联2个22pF的电容，有效滤除总线上的高频干扰，防止电磁辐射。

注入器对外接口：

USBA型插头：接入计算机，用于下载待配置数据

USBA型插座：连接配置平台，用于下载待配置数据到待注入设备中。

销毁按键：将内部存储的配置数据清除。

配置平台:配置平台主要是CANBus总线布线及5V电源供给，用以实现注入设备与被注入设备的连接，设计中在CANBus总线的末端连接了2个120R的电阻，用于进行总线线路的阻抗匹配，这样能够大大降低了总线数据通讯室的可靠性和抗干扰性，平台内部连接示意如图5所示，各接口之间通过CANBus总线相连。

配置平台对外接口：|

电源接口：外接5V电源；

USB mini插座：连接注入器(使用USB A型-USB Mini线缆)；

USB A型插座：连接待注入设备(使用USB A型-USB Micro线缆)；

待注入设备中与FPGA配置相关的框图设计如图6所示。

CANBus总线以其远距离、支持多设备、速率高等优点被广泛的应用到了汽车等工业应用中。CANBus总线为1Mbps时传输的最大距离为40m。中等规模的FPGA设备其配置数据都>2MB,利用CANBus配合fpga的SelectMap配置模式，可以达到高速配置FPGA的目的。

本系统应用于相同的设备在每次应用前都需要注入配置程序的场景，在使用前将待注入设备、注入器连接到配置平台上的接口即可快速完成设备数据的注入，每次设备注入时间不超过45s(fpga配置数据2.39MB，20台待注入设备)。如果将该系统应用到敏感场合，只需对注入器进行保护即可，可以将敏感源缩小到最小范围。