基于ENC28J60的嵌入式以太網(wǎng)／CAN網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

1．4 CAN總線接口
CAN總線接口由LPC2294和CAN總線收發(fā)器等構(gòu)成。這里采用帶隔離的高速cAN收發(fā)器CTMl050T，其主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平，并且具有(DC2500V)隔離功能、ESD保護(hù)功能及TVS管防總線過(guò)壓功能，其內(nèi)帶隔離器，可減少外部相關(guān)電路的設(shè)計(jì)。CAN總線接口電路如圖3所示。CTMl050T的接收引腳RXD、發(fā)送引腳TXD串接390 Ω的電阻分別與LPC2294對(duì)應(yīng)的CAN收發(fā)引腳RDl，TDl引腳相連。CTMl050T的CANH和CANL引腳之間應(yīng)串聯(lián)120 Ω的電阻，以消除電路中信號(hào)的反射等干擾。CANH和CANL與地之間還應(yīng)并聯(lián)2個(gè)30 pF的小電容，這樣即可消除總線上的高頻干擾和電磁輻射。

1．5 以太網(wǎng)接口
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用ENC28J60作為網(wǎng)絡(luò)接口芯片。ENC28J60是美國(guó)微芯科技公司推出的28引腳獨(dú)立以太網(wǎng)控制器，內(nèi)置以太網(wǎng)物理層器件(PHY)及介質(zhì)訪問(wèn)控制器(MAC)，可按以太網(wǎng)協(xié)議可靠地收發(fā)信息包數(shù)據(jù)。另外，它還具有可編程8 KB雙端口SRAM緩沖器，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)10 Mb／s。ENC28J60具有多種集成功能，如CRC校驗(yàn)、可編程過(guò)濾、可自動(dòng)評(píng)價(jià)、接收或拒收多種信息包、數(shù)據(jù)濾波等功能，能高效率地進(jìn)行信息包的存儲(chǔ)、檢索和修改，可減輕主控微處理器的內(nèi)存負(fù)荷。ENC28J60采用標(biāo)準(zhǔn)的SPI串行接口，只需4條連線即可實(shí)現(xiàn)與微處理器相連，而且它只有28個(gè)引腳，可以大大簡(jiǎn)化相關(guān)設(shè)計(jì)，減小空間。網(wǎng)絡(luò)插座采用RJ45插座HR911102A，其內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)變壓器、狀態(tài)顯示燈和電阻網(wǎng)絡(luò)，具有信號(hào)耦合電氣隔離、阻抗匹配、抑制干擾等特點(diǎn)，可提高系統(tǒng)抗干擾能力和收發(fā)的穩(wěn)定性。以太網(wǎng)接口電路如圖4所示。圖4中ENC28J60的2個(gè)中斷引腳INT和WOL分別接LPC2294的EINTl，EINT2；ENC28J60的SPI腳SO，SI，SCK，CS分別接LPC2294的腳MISO1，MISll，SCKl，CSl，2個(gè)專用的引腳(LEDA，LEDB)用于連接HR911102A的LEDG，LEDY，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)狀態(tài)指示。
1．6 外擴(kuò)存儲(chǔ)器接口
由于LPC2294內(nèi)部只有16 KB的RAM，不能滿足以太網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的空間要求，該設(shè)計(jì)擴(kuò)展了256 KB的外部存儲(chǔ)器，選用RAMTRON公司的存儲(chǔ)器芯片F(xiàn)M25256。FM25256是采用先進(jìn)的鐵電技術(shù)制造的非易失性存儲(chǔ)器，具有比其他非易失性存儲(chǔ)器高得多的讀寫(xiě)操作次數(shù)，可以承受超過(guò)一萬(wàn)億次的讀寫(xiě)操作。FM25256使用串行SPI接口及其傳輸規(guī)約進(jìn)行雙向傳輸，它最大可達(dá)15 MHz的操作速度，能以高速的總線速度進(jìn)行寫(xiě)操作，無(wú)需延時(shí)。存儲(chǔ)器接口電路如圖5所示。

圖5中FM25256的SPI腳SO，SI，SCK，CS分別與LPC2294的MISOO，MISl0，SCK0，CS2腳相連。寫(xiě)保護(hù)引腳WP與LPC2294的P2．21相連。FM25256主要用來(lái)存儲(chǔ)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。

2 網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)
網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì)采用嵌入式操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ，它具有較小的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)成本小，執(zhí)行效率高，移植也容易。初始化文件通過(guò)JTAG下載到網(wǎng)關(guān)并保存在FLASH中。
2．1 CAN通信軟件設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是編寫(xiě)CAN驅(qū)動(dòng)程序，主程序通過(guò)調(diào)用CAN驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)接口數(shù)據(jù)的收發(fā)，驅(qū)動(dòng)程序包括CAN控制器的初始化、接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)和總線異常處理。
2．1．1 CAN控制器的初始化
初始化操作包括硬件使能CAN、軟件復(fù)位、設(shè)備報(bào)警界限、設(shè)置總線波特率、設(shè)置中斷工作方式、設(shè)置CAN驗(yàn)收過(guò)濾器工作方式、設(shè)置控制器的工作模式和啟動(dòng)CAN等。LPC2294片內(nèi)外設(shè)與引腳的連接由引腳連接模塊控制。CAN控制器的硬件使能就是通過(guò)軟件設(shè)備GPIO寄存器來(lái)控制多路開(kāi)關(guān)，將特定的引腳與CAN控制器連接起來(lái)。在設(shè)備各CAN寄存器初始化之前必須進(jìn)行軟件復(fù)位，這是因?yàn)镃AN的某些寄存器必須在軟復(fù)位狀態(tài)下讀寫(xiě)。