(1)CAN通信板硬件电路设计

CAN通信板的核心器件是FPGA，同时完成“双光双电”通信，硬件通信板结构如图2所示。



作为PC／104系统的模块，要接在PC／104总线上，所以要在数据、地址、控制总线上与PC／104标准规定的总线标准一致。

本设计要进行四冗余设计，在设计中要添加4个CAN核，选用Altera公司Cyclone II系列的FPGA EP3C25。

由于PC／104的工作电压为5 V，而FPGA的工作电压为3.3 V，因此在PC／104和FPGA之间要加入1个电平转换器74LVC245来保护FPGA。

(2)光收发电路

本系统的高速光发射器采用HFBR-1414低功耗高速光发射器件，其光发射波长为820 nm。此发射器能够与以下4种光纤配合使用：50／125 μm、62.5／125 μm、100／140 μm、200 μm(HCS)。HFBR-1414采用了双镜片的光学系统，光发射效率高，当驱动电流为60 mA时，在50／125 μm光纤上可得到-15 dBm的光功率。光接收器采用HFBR-2412，其内部集成了光电二极管、直流电路和开集电极的肖特基晶体管。HFBR-2412光接收器能与光发射器HFBR-1414及50／125 μm、62.5／125 μm、100／140 μm、200 μm(HCS)的光纤配合使用，最高通信速率可达5 MB。由于采用了开集电极电路，此接收器兼容TTL及CMOS电平。该电路的通信距离最远可达1.7 km。

为提高CAN通信板的抗震性，抗干扰性等综合性能，采用了双面布线设计。该通信板尺寸规格严格按照PC／104板的要求做。

(3)冗余设计及CAN Hub设计

该通信板设计了4路冗余，工作时只有1路CAN通道进行工作，采用高位片选的方式进行工作通道的选择，其片选模块在FPGA内部设计完成。

(4)GAN Hub的设计

由于本系统采用“双光双电”四冗余的电路设计，为提高通信速度，采用485收发器代替标准的CAN收发器。光是“点对点”的传输，485收发器是差分传输，在形式上都无法构成总线式结构。因此，引入CAN Hub来对信号进行处理，在逻辑上达到总线式的结构。

3软件设计

CAN通信板的正常工作离不开强大的软件支持，本系统中控制部分的核心采用PC／104嵌入式计算机系统。PC／104嵌入式计算机拥有可以和PC机媲美的强大功能，CAN通信板软件部分的开发和设计就是在PC／104计算机上完成的，采用C语言进行设计。C语言具有通用性、高效性和实时性，能满足仪器的实时性要求。在设计过程中采用了模块化、结构化的设计方法，把软件按功能分成若干个模块，这些模块既有一定的独立性，又有一定联系。每个模块的编制要求相对独立，以便对各模块进行检验调试和修改、维护。这种框架模式的程序可以保证良好的通用性、可维护性、可扩展性、移植性、互换性和独立性。

由于CAN核的内部结构和SJA1000一样，因此，开发时就像面对SJA1000一样，编写起来简单方便。本设计采用中断处理的方式来进行任务的处理。在中断到来后进行相应的处理就可以了。