can总线与ethernet互联网关的设计

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1、CAN总线与Ethernet互联网关的设计本研究由广东工业大学高教研究基金项目“构建教育教学质量保障的智能化评价体系”（2009D06）、资助。黄小波张钢（广东工业大学自动化学院，广东广州市510090）摘要：在对CAN协议及TCP/IP协议栈进行深入研究的基础上，设计了以太网与CAN总线互联网关，该设计可以实现基于TCP/IP协议的计算机网络设备与基于CAN总线协议的底层现场网络互联。通过VisualC++6.0编写了网关上的程序使用了MSComm和WinSock控件提供串口通信和TCP/IP通信功能，通过数据包发送和接收实验表明Can-Ethernet网关设计的有

2、效性。关键词：以太网；CAN总线；TCP/IP协议栈；RTL8019ASDesignofCan-EthernetGatewayXiao-BoHuang,GangZhang(FacultyofAutomation,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510090,Guangdong)Abstract:ThispaperdesignsthegatewayofEthernet-CANbasedonthestudyofCANProtocolandTCP/IPProtocolStack.Itcancommunicatethecomp

3、uternetworkbasedontheTCP/IPprotocolwiththefieldnetworkbasedontheCANBusprotocol.TheexperimentalprogramisdevelopedinVisualC++6.0withMSCommandWinSockcontrolthatprovidingTCP/IPandserialportdataservice.Theresultsofdatapacketsend/receiveexperimentsshowthatthedesignofCan-Ethernetiseffective.Ke

4、ywords:Ethernet;CANbus;TCP/IPprotocolstack;RTL8019ASCAN总线是一种开放式、数字化、多点通信的控制系统局域网络[1]。它具有分散控制更彻底、开放性好、报文短、纠错能力强、总体价格比较经济等优点，越来越受到人们的关注。但与现场总线相比，以太网提供了更高的通信速率和更好的兼容性。故以太网以其通信速率高、灵活、方便、可靠、价格低廉、软硬件资源丰富和可持续发展潜力大等优点，在工业控制领域中得到广泛的应用[2]。如果能将现场总线与以太网互联的话，可实现过程控制中从设备层到管理层的一体化，达到提高效率和降低成本的目的。而本设计以

5、CAN总线作为工业现场总线，实现了CAN总线与Ethernet的互联。1硬件设计要实现现场总线设备接入Internet,关键就是要实现TCP/IP协议、以及传输信息介质的选择。在本设计中选用ARM7DMI-SCPU的微处理器LPC2292作为处理器，以太网驱动芯片RTL8019AS经耦合隔离滤波器HR61101G和RJ45接口接入以太网，配有RS232和CAN总线两个扩展接口，可以将具有RS232接口的设备或采用CAN总线协议通信的设备连接入以太网上。RS232接口采用MAX232CPE芯片，CAN驱动器采用TJA1050T芯片，CAN控制器经过高速光电隔离器（6N1

6、37）和CAN驱动器TJA1050T接到CAN总线。其硬件结构框图如图1所示。图1硬件结构框图工作原理为：当以太网中发送数据和请求，通过RJ45送到RTL8019AS，RTL8019AS负责将处理后的以太网帧送入LPC2292的TCP/IP协议栈，由协议栈对数据报进行解析，得到原始的请求和控制信息。请求和控制信息再经过CAN控制器进行CAN协议格式和数据封装，然后和现场的CAN总线设备进行通信。请求和控制的回复信息到局域网的过程与上面正好相反。1.1微控制器微控制器负责对以太网控制器和CAN控制器进行控制。在微控制器内部驻有TCP/IP通信协议和CAN通信协议，完成以

7、太网协议和CAN总线协议转换，实现以太网接口和CAN接口通信数据的透明传输。本系统采用Philips公司生产的基于一台支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-SCPU的微控制器LPC2292，它带有16K字节的片内静态RAM及256K字节嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率60MHz下运行。LPC2292具有较小的144脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、8路10位ADC、2路CAN控制器及多达9个外部中断，可使用的GPIO高达76（使用了外部存储器）~112个（单片应用）。丰