CAN總線(xiàn)和以太網(wǎng) 網(wǎng)關(guān)

隨著(zhù)“3C”(計算機、通信、控制)技術(shù)的不斷發(fā)展,工業(yè)控制系統有了新的發(fā)展方向——現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是一種開(kāi)放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò ),用于實(shí)現生產(chǎn)現場(chǎng)設備間的多點(diǎn)、雙向、串行的數字通信,具有很好的互操作性和互換性。目前已有十幾種應用較為廣泛的總線(xiàn)被制定為國際標準,并且很多國內外的設備、儀表都采用安全性和可靠性較強的現場(chǎng)總線(xiàn)通信方式,可以說(shuō)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)與儀器儀表等設備的結合將是未來(lái)工控領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。與此同時(shí),為了解決對現場(chǎng)設備的遠程監控以及信息的高速傳輸等問(wèn)題,提出了現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)與以太網(wǎng)技術(shù)相結合的解決方案。本課題源于浙江省科技廳重點(diǎn)建設學(xué)科項目《智能化校園安全用電測控和管理系統》,針對固有電表和新型電表通信協(xié)議不兼容問(wèn)題及電表的遠程監控問(wèn)題,設計了一款用于實(shí)現異構網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)。多協(xié)議網(wǎng)關(guān)的研究選取了當前較為流行的通信方式,包括PROFIBUS-DP總線(xiàn)、CAN總線(xiàn)和以太網(wǎng)技術(shù)。文中詳細的分析了PROFIBUS-DP,總線(xiàn)、CAN總線(xiàn)和以太網(wǎng)這三種通信技術(shù)的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)以及幀的類(lèi)型和結構等。在硬件系統方案的選取上進(jìn)行了全方位的對比研究,最終采用基于A(yíng)RM Cortex-M3內核的LM3S8962芯片作為硬件系統的核心。論文的另一重點(diǎn)放在了多協(xié)議網(wǎng)關(guān)系統的軟件和硬件設計上。硬件設計主要包括主控芯片的最小系統、PROFIBUS-DP從站模塊、CAN總線(xiàn)通訊模塊、以太網(wǎng)模塊和電源電路。軟件方面涉及到μC/OS-Ⅱ實(shí)時(shí)操作系統的移植,LwIP協(xié)議棧的移植和TCP/IP通信程序的設計,CAN通信模塊以及PROFIBUS-DP從站模塊的驅動(dòng)程序和通訊程序設計,最終,實(shí)現了TCP/IP、 CAN和PROFIBUS-DP異構網(wǎng)絡(luò )間的信息傳輸。