CAN总线嵌入式透明网关的设计.pdf

第19卷第3期 广西工学院学报 Vd．19No．3 OFGUANGXIUNIVERSITYOF 2008年9月 JOURNAL 11瓷删oGY Sep．2008 文章编号1004—6410(2008)03-0031．03 CAN总线嵌入式透明网关的设计 唐安琼1，刘胜永2，3 (1．广西工学院计算机工程系。广西柳州545006；2．广西工学院工程训练中心，广西柳州545006； 3．合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽合肥230009) 摘要：系统研究了CAN总线与以太网互连的技术要点，分析了互连技术在实现过程中的难点——-协议转换。提出 了一种CAN总线与以太网系统互连设计方案，并阐述了其系统的软硬件实现方法。系统采用了高速微控制器SX52 来设计嵌入式透明网关，以SX52较强的网络协议处理能力保证了整个系统性能的提升。 关键词：CAN；网关；嵌入式；Sx52(高速微控制器) 中图分类号：皿336 文献标识码：A 0 引言 现场总线是用于生产制造现场的最底层通信网络，它实现了微机化的现场测量控制仪器或设备之间的 双向串行多节点数字通信。现场总线技术的关键是使自动控制系统与现场设备具备通信能力，将它们连接 成网络系统，实现现场通信网络与控制系统的集成。作为网络系统，它具有开放统一的通信协议。CAN总 线就是现场总线技术在工业应用中形成的一个成熟技术标准…。它的协议建立在ISO／OSl模型基础之上， 但只采用了该模型底层的物理层、数据链路层和顶层的应用层。CAN总线具有如下主要特征：多主站依据 优先权进行总线访问，无破坏性的基于优先权的仲裁，借助接受滤波的多地址帧传送，远程数据请求，配置灵 活，错误检测和出错信令，可寻址2K节点等。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工 业过程监控设备的互连，受到工业界的高度重视。 而目前大多数嵌入式系统还处于单独应用的阶段，以MCU为核心，与一些监测、伺服、指示设备配合实 将MCU组网，但这种网络的有效半径比较有限，有关的通信协议也比较少，而且一般是孤立于Intemet以 便、低廉地将信息传送到几乎世界上任何一个地方。可以预言，嵌入式设备与Intemet的结合代表着嵌入式 J。 系统和网络技术的真正未来Ll 1 CAN协议分析 IEEE802．2和802．3标准，数据链路层又划分为：逻辑链路控制(LLC) 物理层又划分为： 媒体访问控制(MAC)，物理信令(PLS)，物理媒体附属装置(PMA)，媒体相关接口(加I) MAC子层运行借助称之为“故障界定实体(RZ)”的管理实体进行监控。故障界定是使判别短暂干扰 和永久性故障成为可能的一种自检机制。物理层可借助检测和管理物理媒体故障实体进行监控(例如总线 收稿日期：2008一07—12 基金项目：广西工学院青年科学基金(院青061403)资助。 作者简介：唐安琼(1978一)，女，四川安岳人．广西工学院计算机工程系教师。 万方数据 32 广西工学院学报 第19卷 colDataUnit)相互通信怛Jo LLC子层提供的功能包括：帧接收滤波、超载通告和恢复管理。其中，超载通告功能是如果接收器内部 条件要求延迟下一个LLC数据帧或LLC远程帧，则通过LLC子层开始发送超载帧，最多可产生两个超载 帧，以延迟下一个数据帧或远程帧。 按照网络的OSI七层模型来看，CAN总线网络完成了最下面两层协议的工作，即物理层和数据链路层， 它们由CAN控制器的硬件实现电平转换和帧的封装。在实际应用中，还需要建立自己的上层协议。这里 设计了一种简单实用的“命令项+数据项”结构，其完整数据帧结构如图1所示。 考虑到工业控制中，功能一般不多，因此命令 项的长度设定为181nE(可以描述256种命令)。 在数据项里设置数据长度是考虑到CAN总线是 短帧传送(数据帧，每帧数据只有8B丫m)，有的 命令所需的数据参数可能大于7BYTE，同时很有 可能返回的数据也较大，所以