現(xiàn)場控制總線CAN網(wǎng)絡與有線無線網(wǎng)的轉(zhuǎn)換

　　CAN總線是由德國BOSCH公司為現(xiàn)實汽車測量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通訊而設計的串行通訊網(wǎng)絡。隨著CAN的應用普及，其應用范圍已不局限于汽車行業(yè)，正在向機械、紡織等行業(yè)發(fā)展，隨著應用領域分布式控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡越來越龐大，CAN總線越來越受地域限制。如何能使CAN網(wǎng)絡脫離地域局限性，最有效的方法當屬實施CAN總線網(wǎng)絡接入現(xiàn)有的有線、無線網(wǎng)絡當中。那么，如何能使CAN網(wǎng)絡與有、無線網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換，由于CAN總線協(xié)議數(shù)據(jù)與TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)在楨結(jié)構(gòu)上完全不同，所以我們必須使用轉(zhuǎn)換接口對其數(shù)據(jù)包從新封裝。

　　二、CAN網(wǎng)絡與有線網(wǎng)的轉(zhuǎn)換

　　在制造業(yè)信息化系統(tǒng)中，企業(yè)管理層和生產(chǎn)管理層采用的都是以太網(wǎng)和PC機，而在生產(chǎn)車間、現(xiàn)場都是采用現(xiàn)場總線（如RS-485、CAN、USB）和單片機測控設備。要想實現(xiàn)管理層與現(xiàn)場生產(chǎn)層的溝通，通常采用工業(yè)控制機加以太網(wǎng)卡，再加上PC機插槽上的轉(zhuǎn)換接口卡來實現(xiàn)。這種連接方式提高了生產(chǎn)現(xiàn)場的計算機數(shù)量的使用，成本高，開發(fā)周期長。所以選用具有獨立控制器功能，能獨立使用的接口卡則是一種很好的選擇。

　　1、系統(tǒng)組成

　　如圖所示：

　　在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，可直接利用以太網(wǎng)-CAN接口模塊，將各種測控設備直接接入局域網(wǎng)，形成與局域網(wǎng)絡互通的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。如上圖所示，采用轉(zhuǎn)換接口卡，使網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)成功地實現(xiàn)了以太網(wǎng)和現(xiàn)有CAN總線網(wǎng)的直接連接，實現(xiàn)管理監(jiān)控層（以太網(wǎng)）和生產(chǎn)測控層（CAN總線網(wǎng)）之間的連接。上下層數(shù)據(jù)能方便地進行交流。而其它通訊則使用PC機接人局域網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

　　2、轉(zhuǎn)換接口組成原理

　　接口由以太網(wǎng)接口A和微處理器組成。在此基礎上增加CAN接口B就組成了以太網(wǎng)-CAN 網(wǎng)關。如圖所示：

　?。?）以太網(wǎng)接口A

　　以太網(wǎng)接口A可選用符合IEEE802.3協(xié)議的10Base-T通用接口芯片，如 UM9003、RTL8019等，完成與以太網(wǎng)在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的連接。使用 RJ-45插口，可以直接掛接到以太網(wǎng)上。

　?。?）微處理器

　　微處理器負責對以太網(wǎng)接口A芯片和CAN接口B芯片進行控制。微處理器內(nèi)駐有TCP/IP通信協(xié)議和CAN協(xié)議，完成以太網(wǎng)協(xié)議和CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)接口A和接口B通信數(shù)據(jù)的透明傳輸。

　　由于CAN總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，數(shù)據(jù)傳輸速率不高，遠小于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，所以在以太網(wǎng) -CAN接口模塊中，數(shù)據(jù)的傳送瓶頸在CAN接口B。在測控領域，通常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，對數(shù)據(jù)傳輸速率要求也不高，于是，在此模塊中微處理器可選用通常的單片機如 8031等。

　　（3）CAN接口B

　　CAN接口B采用了飛利浦的CAN物理層和鏈路層接口芯片SJA1000和 PCA82C250。微處理器直接控制SJA1000的AD0～AD7、ALE、RST 和腳。SJA1000的MOD EL腳接高電平，工作在Intel模式下；片選腳接地，始終處于選通狀態(tài)，如圖（3）所示。微處理器對SJA1000的操作主要是對寄存器的操作：一方面對SJA1000的模式寄存器（MOD）、命令寄存器（CMR）、狀態(tài)寄存器（SR）、中斷寄存器（IR）、中斷允許寄存器（IEP）、總線定時寄存器（BTR0、BTR1）、輸出控制寄存器（OCR）、時鐘分頻計數(shù)器（CDR）進行設置和檢測；另一方面對收發(fā)緩沖區(qū)進行讀寫，從而和CAN設備交換數(shù)據(jù)。電路原理圖如下：