CAN是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称,是当前工业系统上应用较多、前景较好的串行通信总线协议之一,通常应用于汽车工控仪器之间的数据传递和交互,具有及时传递、配置灵活、可信度高、传播速率高等特性,它使得汽车中各个分立的数字部件之间能够进行通信。本文设计一个基于CAN2.0A协议的CAN总线控制器软IP核,并将其集成到MIPS微处理器(Microcontroller Unit,MCU)中。首先分析了 CAN总线的协议和电气规范;在此基础之上参考现有的独立CAN总线控制器系统架构,采用“自顶向下”的设计方法,将CAN控制器的功能划分成各功能子模块,主要包括寄存器模块、接口模块、位数据流模块、错误管理模块和位时序模块等,并基于GSMC 0.18μmCMOS工艺完成全定制电路设计;并使用Verilog HDL硬件描述语言对各功能模块电路进行描述,实现了 CAN总线控制器接收/发送过程中的位时序、错误检测、报文构造/分解等功能设计;随后采用Cadence Simvision仿真软件工具对所设计的模块进行功能仿真与结果分析。最后利用Xilinx ISE集成开发软件将CAN总线控制器程序编译成位流文件下载到FPGA中,并与已投产的STM32片内CAN总线控制器模块、CAN分析仪组成三个CAN节点,使其相互通信实现FPGA原型验证。测试结果表明所设计的CAN总线控制器达到了 CAN2.0A协议要求,工作频率可达3MHz,在3MHz工作频率下功耗为62.7mW,位速率可达125kbps,测试指标满足设计要求。本文设计的CAN总线控制器IP软核可以广泛应用于SOC和SOPC的嵌入式应用设计中,并且完美解决传统的MCU+独立CAN的通信系统易受强电磁干扰时容易出现程序跑飞现象。