CAN 總線與Ethernet 互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)

1 引言

　　總線是一種開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的控制系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)。它具有分散控制更徹底、開放性好、報(bào)文短、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、總體價(jià)格比較經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn), 越來越受到人們的關(guān)注。但與現(xiàn)場(chǎng)總線相比, 以太網(wǎng)提供了更高的通信速率和更好的兼容性。故以太網(wǎng)以其通信速率高、靈活、方便、可靠、價(jià)格低廉、軟硬件資源豐富和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟮葍?yōu)點(diǎn), 在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。如果能將現(xiàn)場(chǎng)總線與以太網(wǎng)互聯(lián)的話,可實(shí)現(xiàn)過程控制中從設(shè)備層到管理層的一體化, 達(dá)到提高效率和降低成本的目的。而本設(shè)計(jì)以CAN 總線作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線,實(shí)現(xiàn)了CAN 總線與Ethernet 的互聯(lián)。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備接入Internet,關(guān)鍵就是要實(shí)現(xiàn)TCP/IP 協(xié)議、以及傳輸信息介質(zhì)的選擇。在本設(shè)計(jì)中選用ARM7DMI-S CPU 的微處理器LPC2292 作為處理器,以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)芯片RTL8019AS 經(jīng)耦合隔離濾波器HR61101G 和RJ45 接口接入以太網(wǎng),配有RS232 和CAN 總線兩個(gè)擴(kuò)展接口,可以將具有RS232 接口的設(shè)備或采用CAN 總線協(xié)議通信的設(shè)備連接入以太網(wǎng)上。RS232 接口采用MAX232CPE芯片,CAN 驅(qū)動(dòng)器采用TJA1050T 芯片,CAN 控制器經(jīng)過高速光電隔離器(6N137)和CAN 驅(qū)動(dòng)器TJA1050T 接到CAN總線。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)框圖

　　工作原理為: 當(dāng)以太網(wǎng)中發(fā)送數(shù)據(jù)和請(qǐng)求, 通過RJ45 送到RTL8019AS,RTL8019AS 負(fù)責(zé)將處理后的以太網(wǎng)幀送入LPC2292 的TCP/IP 協(xié)議棧,由協(xié)議棧對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行解析, 得到原始的請(qǐng)求和控制信息。請(qǐng)求和控制信息再經(jīng)過C A N 控制器進(jìn)行C A N 協(xié)議格式和數(shù)據(jù)封裝, 然后和現(xiàn)場(chǎng)的C A N 總線設(shè)備進(jìn)行通信。請(qǐng)求和控制的回復(fù)信息到局域網(wǎng)的過程與上面正好相反。