CAN 总线与Ethernet 互联网关的设计

1 引言

　　总线是一种开放式、数字化、多点通信的控制系统局域网络。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。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CAN 总线作为工业现场总线,实现了CAN 总线与Ethernet 的互联。

　　2 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-S CPU 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(6N137)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C A N 控制器进行C A N 协议格式和数据封装, 然后和现场的C A N 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。