基于ENC28J60的嵌入式以太網／CAN網關設計

1．4 CAN總線接口
CAN總線接口由LPC2294和CAN總線收發器等構成。這里采用帶隔離的高速cAN收發器CTMl050T，其主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉換為CAN總線的差分電平，并且具有(DC2500V)隔離功能、ESD保護功能及TVS管防總線過壓功能，其內帶隔離器，可減少外部相關電路的設計。CAN總線接口電路如圖3所示。CTMl050T的接收引腳RXD、發送引腳TXD串接390 Ω的電阻分別與LPC2294對應的CAN收發引腳RDl，TDl引腳相連。CTMl050T的CANH和CANL引腳之間應串聯120 Ω的電阻，以消除電路中信號的反射等干擾。CANH和CANL與地之間還應并聯2個30 pF的小電容，這樣即可消除總線上的高頻干擾和電磁輻射。

1．5 以太網接口
在系統設計中，采用ENC28J60作為網絡接口芯片。ENC28J60是美國微芯科技公司推出的28引腳獨立以太網控制器，內置以太網物理層器件(PHY)及介質訪問控制器(MAC)，可按以太網協議可靠地收發信息包數據。另外，它還具有可編程8 KB雙端口SRAM緩沖器，數據傳輸速率高達10 Mb／s。ENC28J60具有多種集成功能，如CRC校驗、可編程過濾、可自動評價、接收或拒收多種信息包、數據濾波等功能，能高效率地進行信息包的存儲、檢索和修改，可減輕主控微處理器的內存負荷。ENC28J60采用標準的SPI串行接口，只需4條連線即可實現與微處理器相連，而且它只有28個引腳，可以大大簡化相關設計，減小空間。網絡插座采用RJ45插座HR911102A，其內置網絡變壓器、狀態顯示燈和電阻網絡，具有信號耦合電氣隔離、阻抗匹配、抑制干擾等特點，可提高系統抗干擾能力和收發的穩定性。以太網接口電路如圖4所示。圖4中ENC28J60的2個中斷引腳INT和WOL分別接LPC2294的EINTl，EINT2；ENC28J60的SPI腳SO，SI，SCK，CS分別接LPC2294的腳MISO1，MISll，SCKl，CSl，2個專用的引腳(LEDA，LEDB)用于連接HR911102A的LEDG，LEDY，進行網絡活動狀態指示。
1．6 外擴存儲器接口
由于LPC2294內部只有16 KB的RAM，不能滿足以太網數據存儲的空間要求，該設計擴展了256 KB的外部存儲器，選用RAMTRON公司的存儲器芯片FM25256。FM25256是采用先進的鐵電技術制造的非易失性存儲器，具有比其他非易失性存儲器高得多的讀寫操作次數，可以承受超過一萬億次的讀寫操作。FM25256使用串行SPI接口及其傳輸規約進行雙向傳輸，它最大可達15 MHz的操作速度，能以高速的總線速度進行寫操作，無需延時。存儲器接口電路如圖5所示。

圖5中FM25256的SPI腳SO，SI，SCK，CS分別與LPC2294的MISOO，MISl0，SCK0，CS2腳相連。寫保護引腳WP與LPC2294的P2．21相連。FM25256主要用來存儲以太網數據。

2 網關軟件設計
網關的軟件設計采用嵌入式操作系統μC／OS-Ⅱ，它具有較小的內核結構，開發成本小，執行效率高，移植也容易。初始化文件通過JTAG下載到網關并保存在FLASH中。
2．1 CAN通信軟件設計
該設計的關鍵是編寫CAN驅動程序，主程序通過調用CAN驅動程序實現接口數據的收發，驅動程序包括CAN控制器的初始化、接收數據、發送數據和總線異常處理。
2．1．1 CAN控制器的初始化
初始化操作包括硬件使能CAN、軟件復位、設備報警界限、設置總線波特率、設置中斷工作方式、設置CAN驗收過濾器工作方式、設置控制器的工作模式和啟動CAN等。LPC2294片內外設與引腳的連接由引腳連接模塊控制。CAN控制器的硬件使能就是通過軟件設備GPIO寄存器來控制多路開關，將特定的引腳與CAN控制器連接起來。在設備各CAN寄存器初始化之前必須進行軟件復位，這是因為CAN的某些寄存器必須在軟復位狀態下讀寫。