CAN总线是目前使用范围最为广泛的开放式现场总线之一,但CAN总线的带宽与速率已经不能满足目前的工业需求,可变速率CAN(Can With Flexible Data Rate,CAN FD)总线具有高速率、高带宽、高可靠性、强兼容性的特点,开始逐渐取代CAN总线。要实现CAN FD总线通信,需要独立的控制器,目前国外对CAN FD控制器产品的研发领先国内,且已有多家公司推出了独立的CAN FD控制器产品,国内市场尚无成熟的CAN FD控制器产品。本课题在掌握CAN FD总线通信关键技术的基础上,自主完成CAN FD控制器设计与实现,对打破国外公司的垄断,摆脱相关技术及核心芯片对国外的依赖具有重要的意义。本文围绕CAN FD总线控制器自主研制开展相关技术研究和设计实现工作,首先,深入国际标准ISO11898-1:2015和国外典型控制器产品MCP2517FD功能特性及内部结构研究,提出一种CAN FD总线自动发送延迟补偿方法,实现了发送延迟补偿控制对应用透明、减少了发送延迟引起的位错误和丢帧故障。其次,采用结构化设计方法,提出一种CAN FD总线控制器微体系结构,集成位流控制、位定时、位填充、总线仲裁、验收滤波、数据校验和错误处理等CAN FD总线通信全协议控制功能,并基于Verilog HDL硬件描述语言全自主完成控制器逻辑正向设计。最后,结合CAN FD总线简化应用场景,搭建仿真测试平台对控制器设计进行验证,仿真结果表明,CAN FD总线控制器协议实现符合标准、功能正确符合设计预期。论文工作及取得的成果,为后续CAN FD总线控制器IP软核工程化及专用集成电路芯片研制奠定了坚实的技术和设计基础,有助于促进自主可控的控制器产品发展,具有较好的实用价值和应用空间。