基于CAN總線與以太網的嵌入式網關設計技術

2 通信模塊軟件設計

2.1 SJA1000驅動程序的實現

SJA1000驅動程序是由SJA的初始化函數、發送函數、接收函數組成的，圖4所示為其流程圖。

(1)SJA1000的初始化。SJA1000在系統上電、硬件復位或主控制器發出復位命令后需要進行初始化，以設定它的工作模式、通信速率、輸出控制方式和標識符屏蔽格式等重要參數。CAN控制器SJA1000的初始化只能在復位模式下才能完成。程序的流程圖如圖4所示。

首先程序檢測CAN接口是否正常工作，即向SJA1000的測試寄存器寫入并讀出，校驗其結果是否一致，如果結果一致則進入復位模式進行初始化設置。在初始化的過程中，如果對某個寄存器的設置超過規定的時間還未完成，則認為初始化失敗，初始化程序自動發送錯誤信號。

(2)數據的發送與接收。SJA1000芯片有一個報文發送緩沖區和兩個報文接收緩沖區，用于CAN報文傳送。數據從CAN控制器SJA1000發送到 CAN總線首先是由CAN控制器自動完成的，發送數據程序把數據存儲區中待發送的數據取出，組成信息幀，并將主機的ID地址填人幀頭;然后將信息幀發送到 CAN控制器的發送緩沖區;最后啟動發送命令即可。信息從CAN總線到CAN接收緩沖區也是由CAN控制器自動完成的。接收程序只需從接收緩沖區讀取要接收的信息，并將其存儲在數據存儲區即可。

2.2 RTL8019AS驅動程序的實現

RTL8019AS的驅動程序和SJA的驅動程序一樣，有3種功能：芯片初始化、收包、發包。

(1)RTL8019AS的初始化。RTL8019AS的初始化過程比較復雜，但十分重要，它決定了通信過程中的一些重要參數。如設置相關工作模式的寄存器，分配和初始化接收及發送緩沖區，初始化網卡接收地址等，其流程圖見圖5所示。

(2)數據的發送與接收。因為在RTL8019AS的初始化程序中已經完成了以太網的物理地址設置，并指定了發送緩沖區起始頁面地址寄存器TPSR。此外，RTL8019AS的CRC校驗自動生成器也被使能，所以RTL8019AS的數據包發送程序相對要簡單。在數據包的發送過程中，AT89C55只要通過遠程DMA將待發送的數據包寫至RTL8019AS片內SRAM的發送緩沖區，并啟動發送過程即可。

在接收數據包時，有查詢和中斷兩種方式，鑒于AT89C55的處理能力有限，在該設計中采用查詢方式，根據判斷CURB==BNRY+1，可以判斷是否收到新的數據包，如果有則通過DMA讀操作從網卡芯片RAM讀出數據。

2.3 網關協議轉換流程

嵌入式網絡接口實現兩種網絡的互連。當以太網應用層有數據要發送到CAN節點時，首先將數據發送到網關，由以太網控制器協議轉換模塊解析完整的CAN協議數據包，通過CAN控制器發送到CAN總線。反之，當CAN設備有數據要發送到用戶層時，首先將數據發送到透明網關，由CAN控制器協議模塊將完整的CAN協議數據包存放在緩沖區，再通知主控芯片，由它調用以太網控制協議轉換模塊，將完整的 CAN協議數據包作為應用層數據封裝起來，再發送到以太網的應用層。

3 結 語

這里介紹的是一種低成本、高可靠性、快捷的CAN以太網網關的硬件、軟件設計方案，通過實際應用證明，該設計可以作為CAN總線節點的一個模塊，能夠與儀器儀表等設備相結合，使其具有網絡通信的能力，比較同類產品的設計，該設計能大大提高其性價比。