Parameterizable CAN Switch Implementation Using FPGA

• Author(s): João Faria ; Samuel Madail ; Arnaldo Oliveira
• Date: 2013
• Origin: Electrónica e Telecomunicações
• Subject(s): Controller Area Network (CAN); field buses; fault tolerant communication system; Switch; real-time; FPGA; Controller Area Network (CAN); field buses; fault tolerant communication system; Switch; real-time; FPGA
• Document Type: Article
• Language: English

Description

The Controller Area Network is a well known fieldbus commonly used in many distributed control systems.However, the original bus topology of CAN limits its usagein safety-critical and fault tolerant applications. In order toimprove its performance and allow its deployment in safetycritical applications, several CAN hubs and switches have been created, permitting the adoption of star-based topologies.This paper presents the architecture, FPGA implementationand test of a parameterizable CAN 2.0B switch based ona synthesizable CAN intellectual property core developed atDETI-UA. The switch consists of multiple instantiated CANcontrollers, the pool of message buffers and the logic required to forward messages between ports. All switch core components are implemented in FPGA logic cells, except the CAN physical layer transceivers. O barramento CAN (Controller Area Network) é amplamente utilizado em sistemas envolvendo controlo distribuído. Apresenta no entanto algumas reservas inerentes à sua topologia e que limitam a sua utilização em sistemas de segurança críticos e tolerantes a falhas. Para melhorar o desempenho têm sido desenvolvidos vários hubs e switches, proporcionando a adopção de topologias baseadas em estrela.Este artigo apresenta a arquitectura, implementação e teste de um switch CAN 2.0B parametrizável e baseado num núcleo de propriedade intelectual sintetizável de um controlador desenvolvido no DETI-UA. O switch consiste na instanciação de múltiplos controladores CAN, blocos de memória para armazenamento das mensagens e toda a lógica para reencaminhamento das mesmas entre as portas do switch. Todos os componentes foram implementados em FPGA excepto os transceivers CAN responsáveis pela camada física.Palavras chave: Controller Area Network (CAN); barramentos de campo; sistemas de comunicação tolerantes a falhas; Switch; tempo-real; FPGA