CAN总线与以太网互连系统设计

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据报文中解析出完整的ＣＡＮ协议数据包，存放在数据缓冲区Ａ?再通知总调度模块，由它调用ＣＡＮ控制器协议模块将ＣＡＮ协议数据包发送到ＣＡＮ总线上。反过来，当ＣＡＮ设备有数据要发送到用户层时，首先，数据发送到透明网关由ＣＡＮ控制器协议模块将完整的ＣＡＮ协议数据包存放在数据缓冲区Ｂ?再通知总调度模块，由它调用以太网控制器协议转换模块将完整的ＣＡＮ协议数据包作为应用层数据封装起来，再发送到以太网的应用层。其程序结构如图４所示。
　　

《CAN总线与以太网互连系统设计(第2页)》