FPGA verilog can mcp2515 altera xilinx工程 代码 程序 ...altera、xilinx工程 均提供 ...标准帧、扩展帧 均提供 ...提供仿真激励文件testbench 资料包清单： 1.程序：altera/xilinx工程代码、Verilog/testbench均提供。 代码均在电路板验证 2.说明书 3.quartus ii 13.0：软件安装包 注1：工程均带有激励testbench，软件安装好之后，仿真路径设置之后，打开，点击RTL Simulation即可开始仿真 注2：所有代码均为纯Verilog（PLL除外） 注3：给出testbench代码，并且已经在电路板中验证过。

1. 系统概述

本工程实现了一个基于FPGA的MCP2515 CAN控制器完整驱动方案，支持标准帧和扩展帧的发送与接收功能。该系统采用模块化设计，通过SPI接口与MCP2515通信，实现了CAN总线数据的自动收发处理。

2. 系统架构

2.1 顶层模块结构

系统顶层模块MCP2515SPIIII_top负责协调各个子模块的工作，主要包含以下功能单元：

• 时钟管理模块：通过PLL生成系统所需的多路时钟信号
• SPI通信控制器：实现与MCP2515的SPI协议通信
• 初始化模块：完成MCP2515的寄存器配置和初始化
• 数据接收模块：处理CAN总线数据的接收和解析
• 数据发送模块：实现CAN数据的封装和发送

2.2 主要接口信号

// 全局时钟和复位
input clk,        // 24MHz主时钟
input rst_n,      // 系统复位

// SPI接口
output spi_clk,   // SPI时钟
output spi_mosi,  // SPI主出从入
input spi_miso,   // SPI主入从出
output spi_cs,    // SPI片选

// MCP2515控制信号
output can_osc1,  // CAN控制器时钟输出
output can_rst_n, // CAN控制器复位
output TX0RTS     // 发送请求信号

3. 核心功能模块详解

3.1 系统时钟与复位管理

系统采用两级复位机制，确保稳定启动：

1. PLL初始化阶段：系统上电后，PLL模块需要时间锁定，此时系统保持复位状态
2. CAN控制器复位延迟：PLL稳定后，再延时100μs确保MCP2515完全复位

parameter CAN_RST_DELAY = 24'd100_000; // 100us CAN初始化延迟

3.2 SPI通信控制器

spitimingctrl_3模块实现了完整的SPI通信协议，具有以下特点：

• 可配置时钟频率：支持1MHz SPI通信速率
• 双模式操作：支持读写两种操作模式
• 自动时序控制：内置状态机自动处理SPI通信时序
• 数据完整性保障：包含数据传输的开始和结束标志

SPI通信采用标准的24位数据传输格式：

• 写操作：8位命令 + 8位地址 + 8位数据
• 读操作：8位命令 + 8位地址 + 8位读取数据

3.3 MCP2515初始化模块

mcp2515_init模块负责CAN控制器的初始化配置，通过读取ROM中的配置数据序列化写入MCP2515寄存器：

主要配置项包括：

• 波特率设置（支持5Kbps-1Mbps多种速率）
• 工作模式配置（正常模式/配置模式）
• 滤波器设置（验收滤波器和屏蔽滤波器）
• 中断使能配置
• 引脚功能配置

3.4 数据接收处理

mcp2515_receive模块实现CAN数据的接收功能：

接收流程：

1. 轮询接收中断标志位
2. 读取接收缓冲区状态
3. 解析CAN帧信息（ID、数据长度、数据内容）
4. 清除接收中断标志
5. 产生接收完成信号

支持两种帧格式：

• 标准帧：11位标识符
• 扩展帧：29位标识符

3.5 数据发送处理

mcp2515_send模块负责CAN数据的发送：

发送流程：

1. 检查发送缓冲区状态
2. 配置发送缓冲区（ID、数据长度、数据内容）
3. 触发发送请求（TX0RTS信号）
4. 等待发送完成
5. 产生发送完成确认

4. 数据流控制机制

系统采用智能的数据流控制策略：

4.1 接收-发送联动机制

// 自动回环测试逻辑
if(receive_done == 1'b1 && init_done == 1'b1)
    state_test <= 8'd1;  // 触发发送流程

系统检测到数据接收完成后，自动将接收到的数据重新发送出去，实现自测试功能。

4.2 状态机设计

各模块均采用状态机设计，确保操作的有序性：

• 初始化状态机：IDLE → 配置写入 → 完成
• 接收状态机：轮询 → 数据读取 → 中断清除 → 完成
• 发送状态机：缓冲区检查 → 数据写入 → 触发发送 → 完成

5. 波特率配置系统

工程提供了完整的波特率配置参数，支持从5Kbps到1Mbps的多种常用CAN通信速率：

// 示例：500Kbps配置
`define CNF1_500K    8'h80
`define CNF2_500K    8'hf8  
`define CNF3_500K    8'h45

配置参数基于16MHz晶振计算，考虑了同步跳转宽度、传播时间段、相位缓冲段等时间参数。

6. 技术特点

6.1 可靠性设计

• 完善的错误处理机制
• 通信超时保护
• 多重复位保障
• 状态完整性检查

6.2 性能优化

• 并行处理架构
• 流水线操作
• 中断驱动设计
• 高效的缓冲区管理

6.3 可扩展性

• 模块化设计便于功能扩展
• 参数化配置支持不同应用场景
• 清晰的接口定义方便集成

7. 应用场景

本驱动代码适用于：

• 工业自动化控制系统
• 汽车电子系统
• 嵌入式网络通信
• 设备间数据交换
• 系统监控和诊断

该系统提供了一个完整、可靠的CAN总线通信解决方案，具有良好的实时性和稳定性，能够满足各种复杂环境下的通信需求。