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CAN总线与以太网互连系统设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

实现与CAN总线网络的连接。考虑到开发成本和灵活性,笔者在设计中选用PHILIPHS公司的独立CAN通信控制器SJA1000芯片和CAN总线收发器82C250芯片。其结构如图2所示。
  
  2.2嵌入式透明SX52网关设计
  
  嵌入式透明网关设计是整个系统设计的核心。其结构如图3所示。它由CAN控制器协议转换模块和以太网控制器协议转换模块两部分组成。网关硬件中SX52微处理器起核心作用。它是由美国Ubicom公司研制的高速可配置通信控制器,其处理速度相当高。在外接100MHz时钟时,指令执行速度可达100MIPS。它可实现TCP/IP协议栈中的ARP、IP、UDP、TCP、HTTP、SMTP、ICMP等网络协议。
  
  CAN控制器协议转换模块硬件电路原理如图3左框图。它由三部分组成:微控制器SX52、独立CAN通信控制器SJA1000、CAN总线收发器82C250。其中SX52为唯一的CPU核心,负责SJA1000的初始化,通过读写SJA1000内部寄存器实现数据的接收、发送和错误处理等。PCA82C250则提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。
  
  以太网控制器协议转换模块主要由微控制器SX52、以太网通信控制器RTL8019AS和隔离滤波器FB2002组成。RTL8019AS是台湾Realtek公司制造的一种高集成度的全双工10Mbps以太网控制芯片,实现了基于Ethernet协议的MAC层的全部功能,内置16KB的SRAM、双DMA通道和FIFO完成数据包的接收和发送功能。在网关设计中,使用跳线模式(JP置为高)硬配置RTL8019AS为8位模式。使用RTL8019的低5位地址线A0~A4以及低8位数据线D0~D7。SX52的B口的B0~B4脚作为地址线连接RTL8019AS的低5位地址线,B5~B7作为控制线分别连接读写时序控制脚IORB、IOWB、IOCHRDY;C口作为数据线连接RTL8019AS的低8位数据线;A口保留,用作日后扩展。图3中
  
  
  
  AT24C64为8KBEEPROM,主要用来保存嵌入式透明SX-52网关的配置信息,如网关IP地址、MAC地址和SJA1000的ID网络标示符、网络掩码AMR和总线定时(BTR0、BTR1)等。这样,可以灵活方便地修改网关参数,适应不同环境,同时也考虑到以后的扩展。
  
  RTL8019AS除与SX52连接外,还将其网络收发器的4根引脚TPOUT+、TPOUT-、TPIN+、TPIN-通过外接的隔离滤波器FB2002与以太网相连。采用隔离滤波器FB2002是为了提高网络通信的抗干扰能力。
  
  3软件设计
  
  整个互联系统的软件设计可以分为三部分:CAN总线设备接口通信程序、透明网关协议转换程序和以太网层应用程序设计。其中,CAN总线设备接口通信程序和透明网关协议转换程序的CAN控制器协议模块在结构上有较大的相似性,但有可能因采用微控制器不同而导致实现的程序语言相异。因而,在此不作论述,而主要讨论后两个方面的程序设计。
  
  3.1透明网关协议转换程序
  
  透明网关协议转换程序的整体设计思路为:当以太网应用层有数据要发送到CAN节点时,首先,数据发送到透明网关由以太网控制器协议转换模块从传输层数

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