基于DSP的CAN和以太網(wǎng)接口設計

摘要：浮點(diǎn)型DSP以豐富的外設，較高的主頻在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛的應用，CAN總線(xiàn)設備構成的現場(chǎng)總線(xiàn)與以太網(wǎng)構成的高速通信網(wǎng)絡(luò )已成為工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。介紹了一種基于的CAN總線(xiàn)與以太網(wǎng)互聯(lián)系統的設計方法，給出了系統各組成部分的硬件及軟件的設計與實(shí)現?？刂撇糠植捎肨I公司的TMS320F28335，CAN總線(xiàn)接口模塊采用TI公司的0，以太網(wǎng)接口模塊控制芯片采用Realtek公司的RTL8019AS。該設計具有可擴展性好和性?xún)r(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。

0 引言

工業(yè)現場(chǎng)設備復雜化，單一的串行通信使系統越來(lái)越復雜，總線(xiàn)控制也成為控制系統的主流，而CAN總線(xiàn)以其高速率，高抗干擾性成為最有前途的總線(xiàn)之一?；谝蕴W(wǎng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )具有數據傳輸率高，可靠性好，易維護，可遠程傳輸等優(yōu)點(diǎn)。隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及與推廣，以太網(wǎng)通信速率的提高，交換技術(shù)的發(fā)展，使得它受到了全球的擁護和軟硬件的支持，因此，基于以太網(wǎng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )是工業(yè)控制系統的發(fā)展趨勢。本文通過(guò)主流控制器TMS320F28335在已有豐富外設的基礎上，擴展了CAN總線(xiàn)和以太網(wǎng)接口，具有重要的工程價(jià)值。

1 系統硬件設計

TMS320F28335型單精度浮點(diǎn)DSP主頻可達150 MHz，內核電壓1.9 V，I/O電壓3.3 V;片上帶有256 KB的16位FLASH和34 KB的16位SAR AM，并有128位安全密碼鑰匙鎖，保護FLASH防止固件反向工程。片上通信端口豐富，集成有3個(gè)SCI串口輸出通道，并帶有16 B的FIFO，2個(gè)多通道McBSP串口，2個(gè)增強型CAN，1個(gè)SPI總線(xiàn)。還帶有16通道的12位A/D轉換器等資源口(具體原理圖限于篇幅只畫(huà)CAN和以太網(wǎng)部分)。

CAN驅動(dòng)器選用TI公司的，供電電壓為3.3 V，CAN接口部分原理圖如圖1所示。

以太網(wǎng)控制器選用Realtek公司的RTL8019AS，其具有集成度高，支持全雙工通信，與NE2000相兼容等特性，具有廣泛應用場(chǎng)合。以太網(wǎng)接口部分原理圖如圖2所示。

2 系統軟件設計

本文中的軟件設計主要包括三個(gè)部分：CAN驅動(dòng)通信程序，RTL8019AS驅動(dòng)程序和以太網(wǎng)協(xié)議棧移植。程序的編寫(xiě)在DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS 3.3下完成。

2.1 CAN總線(xiàn)驅動(dòng)

2.1.1 初始化

CAN模塊使用前必須初始化，初始化需要完成的主要工作有：引腳配置;郵箱配置;波特率配置;中段功能設置。限于篇幅，初始化程序從略。

2.1.2 CAN發(fā)送

本文采用郵箱0進(jìn)行數據的發(fā)送，郵箱0的ID在初始化函數中已設置(程序解釋以注釋的形式給出，下文同)：

2.1.3 CAN接收

為保證數據能及時(shí)接收，像其他串行通信一樣，接收一般在中斷中完成：

實(shí)際工作中通過(guò)PCCAN軟件觀(guān)察到的CAN發(fā)送和接收數據，如圖3所示。

2.2 以太網(wǎng)驅動(dòng)

RTL8019AS工作在網(wǎng)絡(luò )中的數據鏈路層，完成數據鏈路層及網(wǎng)絡(luò )層的協(xié)議轉換，數據的發(fā)送和接收等任務(wù)，主要有兩個(gè)基本函數：數據幀的發(fā)送和接收函數。

2.2.1 初始化函數

RTL8019AS的初始化函數操作步驟依次為：

(1)使芯片處于停止工作模式;

(2)選中PAGE1，設置組播和MAC地址;

(3)選中PAGE0，使芯片處于正常工作模式;

(4)啟動(dòng)芯片，開(kāi)始工作并清除所有中斷標志。

2.2.2 數據包發(fā)送

RTL8019AS發(fā)送數據包遵循IEEE 802.3協(xié)議，發(fā)送數據函數操作步驟依次為：

(1)設置以太網(wǎng)協(xié)議類(lèi)型，目的地址、源地址;

(2)將數據幀發(fā)送到RTL8019AS發(fā)送緩沖區;

(3)進(jìn)行數據包發(fā)送。

如圖4所示，完成了從源(192.168.0.250)到目的(192.168.0.160)的TCP傳輸。

2.2.3 數據包接收

RTL8019AS接收數據函數操作步驟依次為：

(1)進(jìn)行中斷服務(wù)程序設置;

(2)產(chǎn)生中斷后，查看RTL8019AS寄存器得知接收數據長(cháng)度、存放地址等信息;

(3)使用遠程DMA將接收數據從RTL8019AS內部RAM移植到TMS320F28335內部RAM。

3 結語(yǔ)

本文使用通用控制器TMS320F28335在自帶眾多串行接口的基礎上外擴了CAN和以太網(wǎng)接口，既能根據工程實(shí)際需要使用某一兩種外設，又能完成各種協(xié)議的轉換，是一種低成本、應用性強的CAN總線(xiàn)和以太網(wǎng)設計方案。