In dieser Arbeit wird die Entwicklung eines CAN Testers beschreiben. Es wird eine vorhandene Platine mit einem Mikrocontroller der Firma Infineon dem C505 eingesetzt. Diese Platine wird mit Hilfe eines CPLDs von Altera erweitert. Der C505 lauscht auf dem CAN-Bus und überträgt seriell an das CPLD die Daten. Alle Empfangenen IDs werden dann auf dem externen Display dargestellt. Ebenso können auf dem Bus durch Taster auf der Zusatzplatine Fehler erzeugt werden. Die Funktion des Testers ist durch Software beliebig erweiterbar.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Konzept
3 Analyse der vorhandenen Hardware
4 Entwicklung der PLD Platine
4.1 Beschreibung des PLD´s EPM7128SLC84-10
4.2 CAN-Bus Leitungstreiber
4.3 Programmierbare Taster
4.4 LC-Display inkl. Ansteuerung
4.5 Anzeige LEDs
4.7 JTAG - Schnittstelle
4.8 Foto PLD Platine mit Beschriftung
5 Softwaredokumentation des PLD´s
5.1 Öffnen der Projektdaten
5.2 Funktion der PLD Software
5.3 Downloaden der Software auf das Zielsystem
5.4 Pinbelegung des PLD´s
5.5 PLD Software komplett
6 Softwaredokumentation des C505C
6.1 Auflistung der Quelldateien
6.2 Beschreibung von CANREG.H
6.3 Beschreibung von data.h
6.4 Beschreibung von ident.c
6.5 Beschreibung von LCD.C
6.6 Beschreibung von led.c
6.7 Beschreibung von main.c
6.8 Beschreibung MAIN.H
7 Inbetriebnahme der Hardware und Beschreibung
7.1 Funktionsbeschreibung der Hardware
8 Aussichten und Verbesserungsvorschläge
Zielsetzung & Themen der Arbeit
Das Hauptziel dieser Studienarbeit besteht in der Entwicklung eines CAN-Testers auf Basis eines bestehenden Siemens C505C-Einplatinenrechners sowie einer neu zu entwerfenden PLD-Platine. Die Forschungsaufgabe fokussiert sich darauf, wie der Mikrocontroller externe Hardware ansteuern kann, um CAN-Bus-Aktivitäten zu visualisieren, Fehler zu analysieren und eine Schnittstelle für Benutzereingaben sowie eine LCD-Anzeige zu schaffen.
- Entwurf und Entwicklung einer PLD-basierten Hardware-Erweiterung (MAX7000-Serie).
- Implementierung der Steuersoftware für das PLD und den C505C-Mikrocontroller.
- Realisierung von Diagnosefunktionen wie Fehleranzeige per LED und Monitoring von CAN-Identifiern.
- Integration von Tastern zur Fehler-Simulation und Baudratenumschaltung.
- Aufbau einer robusten Hardware-Schnittstelle inklusive CAN-Leitungstreiber und JTAG-Programmierung.
Auszug aus dem Buch
4.1 Beschreibung des PLD´s EPM7128SLC84-10
Wie bereits in Abschnitt 3 beschrieben, wird eine Platine benötigt die einen seriellen Datenstrom empfangen kann sowie auch senden kann, damit die LEDs, die Taster und das LCD gesteuert werden können.
Um dies zu realisieren wurde auf der PLD Platine ein PLD von der Firma Altera vom Typ EPM7128SLC84-10 aus der MAX7000 Serie verwendet.
In Bild 5 ist ein Abschnitt aus dem Schaltplan der PLD Platine ersichtlich, wo der PLD(IC1) dargestellt ist.
Die wichtigsten Eigenschaften des PLD sind in den folgenden Tabellen 1 & 2 aufgelistet.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Vorstellung der Aufgabenstellung zur Entwicklung eines CAN-Testers unter Verwendung eines vorhandenen C505C-Boards und einer neu entworfenen PLD-Platine.
2 Konzept: Definition der funktionalen Anforderungen an den CAN-Tester, einschließlich der Anzeige von Identifikatoren, Baudrateneinstellung und Fehler-Simulation.
3 Analyse der vorhandenen Hardware: Untersuchung des CAN-Status-Registers des C505C-Controllers zur Ableitung der notwendigen Visualisierungskomponenten.
4 Entwicklung der PLD Platine: Detaillierte Beschreibung der Hardwarekomponenten, inklusive PLD-Wahl, CAN-Leitungstreiber, Taster-Logik, LCD-Ansteuerung und JTAG-Schnittstelle.
5 Softwaredokumentation des PLD´s: Erläuterung der Softwareentwicklung mit Quartus 2 unter Verwendung von Blockdiagrammen zur seriell-parallel-Wandlung der Daten.
6 Softwaredokumentation des C505C: Aufschlüsselung der C-Programmstruktur, der Header-Dateien sowie der logischen Zusammenhänge zwischen den Modulen mittels Call-Graphen.
7 Inbetriebnahme der Hardware und Beschreibung: Anleitung zum Aufbau und der Verkabelung des Gesamtsystems sowie Beschreibung der initialen Funktionsabläufe.
8 Aussichten und Verbesserungsvorschläge: Reflexion über das Projekt und Diskussion potenzieller Erweiterungen hinsichtlich Hardware-Steckkonzepten und Software-Performance.
Schlüsselwörter
CAN-Tester, C505C, PLD, EPM7128SLC84-10, Mikrocontroller, Hardwareentwicklung, Softwaredokumentation, Quartus 2, CAN-Bus, VHDL, Schnittstellenprogrammierung, Diagnose, Datenschnittstelle, Automatisierungstechnik, Embedded Systems.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Studienarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit dokumentiert den Entwicklungsprozess eines CAN-Testers, der auf einem Siemens C505C-Board basiert und durch eine speziell entwickelte PLD-Platine ergänzt wird.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen in der Hardwareentwicklung für CAN-Bus-Systeme, der Programmierung von programmierbarer Logik (PLD) und der softwareseitigen Implementierung von CAN-Steuerungs- und Diagnosefunktionen.
Was ist das primäre Ziel der Entwicklung?
Ziel ist es, ein System zu schaffen, das CAN-Bus-Fehler visualisiert, die letzten acht empfangenen Identifier auf einem LCD anzeigt und interaktive Testmöglichkeiten (Taster-Eingaben) bietet.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Es erfolgt eine systematische Durchführbarkeitsanalyse, gefolgt von einer hardwaretechnischen Schaltungsentwicklung und der modular strukturierten Softwareentwicklung unter Nutzung von IDE-Tools und Call-Graph-Analysen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die detaillierte Beschreibung der Hardware-Entwicklung (PLD-Platine) sowie die umfassende Dokumentation der Softwarestruktur für das PLD und den Mikrocontroller.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind CAN-Bus-Analyse, MAX7000, serielle Datenübertragung, Systemintegration und Mikrocontroller-Programmierung.
Warum ist der Einsatz eines PLD notwendig?
Da das C505C-Board nur über eine begrenzte Anzahl an freien I/O-Leitungen verfügt, dient das PLD zur seriellen Wandlung der Daten, um die erforderliche Hardware (LEDs, Taster, LCD) anzusteuern.
Welche Bedeutung hat das Statusregister (SR) für den Tester?
Die Fehlerzustände des CAN-Controllers sind im SR hinterlegt; die Hardware visualisiert diese mittels LEDs, um dem Anwender den Buszustand in Echtzeit anzuzeigen.
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- Dipl.Ing.(FH), M.Eng. Jens Amberg (Author), 2006, CAN-Bus Tester mit C505 Mikrocontroller, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/163963
