基于ARM的网关设计 精灵论文.doc

基于 ARM 的网关设计 乔莹，郝丽娜 （中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州 221008） 5 摘要：随着嵌入式技术的迅速发展，以及网络技术的日益成熟和普遍应用，具有网络连接功 能的嵌入式系统得到广泛的应用。本文分析了 CAN 总线和以太网的数据传输技术，利用已 有的高性能嵌入式 ARM9 硬件开发平台，研究了 CAN 总线网络与以太网互连的实现方案。 该网关方案通过分析以太网和 CAN 总线的帧格式，从而实现了以太网和 CAN 总线网络互 连，最终达到将基于 TCP/IP 协议的计算机网络设备与基于 CAN 总线协议的底层现场网络 10 设备连通的目标。 关键词：网关；以太网；CAN 总线；TCP/IP 协议；协议转换 中图分类号：TP393 The Design of Gateway Based on ARM 15 QiaoYing, HaoLina (School of Information and Electrical Engineering, CUMT, Xuzhou, 221008) Abstract: With the rapid development of embedded technology ,as well as the increasing matureness and widespread of network technology,networked embedded system are widely used.The dissertation analyses the whole data communication technology between CAN bus with Ethernet and gives the 20 implementation plan between them by using the advanced ARM9 embedded processor with rapid speed,high performance .By analyzing the two networks and implementing the interconnection communication of computer network based TCP/IP protocol with CAN bus field control network based CAN protocol ultimately. Key words: Gateway；Ethernet；CAN bus；TCP/IP protocol；Protocol conversion 25 0 引言 嵌入式系统在工业自动化、国防、运输和航天等领域被广泛应用，但目前大多数嵌入式 系统还处于单独应用的阶段，以 MCU 为核心，与一些监测、伺服、指示设备配合实现一定 的功能。在一些工业应用中，为了实现多个 MCU 间的信息交流，利用 CAN，RS485 等总 30 线将 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 Internet 以外的。现今 Internet 己成为社会重要的基础信息设施之一，是信息流通的 重要渠道，嵌入式系统连接到 Internet 上，则可以方便、低廉地将信息传送到几乎世界上的 任何一个地方，从而实现远程监控。因此，嵌入式 Internet 技术就应运而生，并成为业内的 一大热点。 35 所谓的嵌入式系统的网络化是将以太网与现场总线两种不同的网络协议进行实时交互， 从而弥补了现场总线受地域限制，不能充分发挥其组网功效的不足，将两者的优点结合起来， 实现从现场控制到监控、管理、决策等各层次的信息交换和集成，使得远程检测、远程控制、 远程诊断和远程维护变得非常容易。 本文的主要研究内容是利用嵌入式处理器的运算速度快，实时功能强大的特点，运用异 40 网协议的控制转换策略来实现 CAN[1]和以太网数据交换的功能，以意法半导体公司的 ARM9 处理器作为整个系统的控制核心，分析各网络的帧结构找出特定转换的关系，将复杂的协议 作者简介：乔莹（1987 年），女，硕士研究生，无线定位. E-mail: srkuu123@163.com 转换用软件实现，在较少的硬件支持下，设计出一种适应接入网络变化的多协议转换系统。 1 网关系统结构与硬件结构 1.1 网关的系统结构 45 以嵌入式设计思想为指导，以开放的结构为基础，以稳定可靠为目标进行系统设计。在 硬件层上以意法半导体公司的微处理器 STR912FAW44[2]为核心，向下通过其内部集成的 CAN 控制器与 CAN 总线相连，上层通过网络芯片 STE100P 与以太网相连；在软件层，使 用意法