CAN 總線(xiàn)與Ethernet 互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的設計

1 引言

　　總線(xiàn)是一種開(kāi)放式、數字化、多點(diǎn)通信的控制系統局域網(wǎng)絡(luò )。它具有分散控制更徹底、開(kāi)放性好、報文短、糾錯能力強、總體價(jià)格比較經(jīng)濟等優(yōu)點(diǎn), 越來(lái)越受到人們的關(guān)注。但與現場(chǎng)總線(xiàn)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發(fā)展潛力大等優(yōu)點(diǎn), 在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到廣泛的應用。如果能將現場(chǎng)總線(xiàn)與以太網(wǎng)互聯(lián)的話(huà),可實(shí)現過(guò)程控制中從設備層到管理層的一體化, 達到提高效率和降低成本的目的。而本設計以CAN 總線(xiàn)作為工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn),實(shí)現了CAN 總線(xiàn)與Ethernet 的互聯(lián)。

　　2 硬件設計

　　要實(shí)現現場(chǎng)總線(xiàn)設備接入Internet,關(guān)鍵就是要實(shí)現TCP/IP 協(xié)議、以及傳輸信息介質(zhì)的選擇。在本設計中選用ARM7DMI-S CPU 的微處理器LPC2292 作為處理器,以太網(wǎng)驅動(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(xiàn)兩個(gè)擴展接口,可以將具有RS232 接口的設備或采用CAN 總線(xiàn)協(xié)議通信的設備連接入以太網(wǎng)上。RS232 接口采用MAX232CPE芯片,CAN 驅動(dòng)器采用TJA1050T 芯片,CAN 控制器經(jīng)過(guò)高速光電隔離器(6N137)和CAN 驅動(dòng)器TJA1050T 接到CAN總線(xiàn)。其硬件結構框圖如圖1 所示。

圖1 硬件結構框圖

　　工作原理為: 當以太網(wǎng)中發(fā)送數據和請求, 通過(guò)RJ45 送到RTL8019AS,RTL8019AS 負責將處理后的以太網(wǎng)幀送入LPC2292 的TCP/IP 協(xié)議棧,由協(xié)議棧對數據報進(jìn)行解析, 得到原始的請求和控制信息。請求和控制信息再經(jīng)過(guò)C A N 控制器進(jìn)行C A N 協(xié)議格式和數據封裝, 然后和現場(chǎng)的C A N 總線(xiàn)設備進(jìn)行通信。請求和控制的回復信息到局域網(wǎng)的過(guò)程與上面正好相反。