CAN 總線與Ethernet 互聯網關的設計

1 引言

　　總線是一種開放式、數字化、多點通信的控制系統局域網絡。它具有分散控制更徹底、開放性好、報文短、糾錯能力強、總體價格比較經濟等優點, 越來越受到人們的關注。但與現場總線相比, 以太網提供了更高的通信速率和更好的兼容性。故以太網以其通信速率高、靈活、方便、可靠、價格低廉、軟硬件資源豐富和可持續發展潛力大等優點, 在工業控制領域中得到廣泛的應用。如果能將現場總線與以太網互聯的話,可實現過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 總線作為工業現場總線,實現了CAN 總線與Ethernet 的互聯。

　　2 硬件設計

　　要實現現場總線設備接入Internet,關鍵就是要實現TCP/IP 協議、以及傳輸信息介質的選擇。在本設計中選用ARM7DMI-S CPU 的微處理器LPC2292 作為處理器,以太網驅動芯片RTL8019AS 經耦合隔離濾波器HR61101G 和RJ45 接口接入以太網,配有RS232 和CAN 總線兩個擴展接口,可以將具有RS232 接口的設備或采用CAN 總線協議通信的設備連接入以太網上。RS232 接口采用MAX232CPE芯片,CAN 驅動器采用TJA1050T 芯片,CAN 控制器經過高速光電隔離器(6N137)和CAN 驅動器TJA1050T 接到CAN總線。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: 當以太網中發送數據和請求, 通過RJ45 送到RTL8019AS,RTL8019AS 負責將處理后的以太網幀送入LPC2292 的TCP/IP 協議棧,由協議棧對數據報進行解析, 得到原始的請求和控制信息。請求和控制信息再經過C A N 控制器進行C A N 協議格式和數據封裝, 然后和現場的C A N 總線設備進行通信。請求和控制的回復信息到局域網的過程與上面正好相反。