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CAN總線與以太網(wǎng)互連系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要：介紹了一種基于單片機(jī)ＳＸ５２的ＣＡＮ與以太網(wǎng)互連方案，闡述了以太網(wǎng)和ＣＡＮ總線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)與現(xiàn)有ＣＡＮ總線網(wǎng)的直接連接。保證管理監(jiān)控層（以太網(wǎng)）與生產(chǎn)測(cè)控層（ＣＡＮ總線網(wǎng)）之間的連接，使得上下層數(shù)據(jù)能方便地通信。關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線 CAN總線 以太網(wǎng)
在大型企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，上層企業(yè)管理層和生產(chǎn)監(jiān)控層一般都采用以太網(wǎng)和ＰＣ機(jī)，而下層車間現(xiàn)場(chǎng)則采用現(xiàn)場(chǎng)總線和單片機(jī)測(cè)控設(shè)備。上下兩層的溝通，通常采用工業(yè)控制機(jī)加以太網(wǎng)卡，再加上ＰＣ機(jī)插槽上的接口卡或并行打印口的ＥＰＰ接口卡實(shí)現(xiàn)。這種連接方式成本高，開發(fā)周期長(zhǎng)。針對(duì)這種情況，筆者設(shè)計(jì)一種單獨(dú)的ＣＡＮ以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)互連系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)與現(xiàn)有ＣＡＮ總線網(wǎng)的直接數(shù)據(jù)互聯(lián)。
１ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分為三部分：現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)（ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)）、嵌入式透明ＳＸ５２網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)信息管理終端（如監(jiān)控平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)等），如圖１所示。
ＣＡＮ總線是一個(gè)設(shè)備互連總線型控制網(wǎng)絡(luò)。在ＣＡＮ總線上可以掛接多達(dá)１１０個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，各設(shè)備間可以自主相互通信，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。但設(shè)備信息層無法直接到達(dá)信息管理層，要想設(shè)備信息進(jìn)入信息管理層需通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)。嵌入式透明ＳＸ５２網(wǎng)關(guān)就是為此而設(shè)計(jì)的。
透明式網(wǎng)關(guān)在以太網(wǎng)應(yīng)用層構(gòu)建和解析完整的ＣＡＮ協(xié)議數(shù)據(jù)包。ＣＡＮ協(xié)議數(shù)據(jù)包作為ＴＣＰ／ＩＰ網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，它對(duì)通信數(shù)據(jù)的具體實(shí)際意義不做任何解釋。透明式網(wǎng)關(guān)由通信處理器、ＣＡＮ總線控制器和以太網(wǎng)控制器三部分組成。其中ＳＸ５２單片機(jī)為核心處理器，它實(shí)現(xiàn)了ＣＡＮ控制網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。以太網(wǎng)信息管理層的控制指令發(fā)送到嵌入式透明ＳＸ５２網(wǎng)關(guān)，將ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議包數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ＣＡＮ協(xié)議形式發(fā)送至ＣＡＮ控制網(wǎng)絡(luò)中的指定設(shè)備節(jié)點(diǎn)，完成信息管理層對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的控制。同樣地，當(dāng)ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備數(shù)據(jù)（如定時(shí)采樣數(shù)據(jù)或報(bào)警信息）要傳輸?shù)叫畔⒐芾韺訒r(shí)，可將數(shù)據(jù)發(fā)送到嵌入式透明ＳＸ５２網(wǎng)關(guān)，再通過網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換程序?qū)ⅲ茫粒螀f(xié)議數(shù)據(jù)封裝成ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀發(fā)送至以太網(wǎng)上的監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
以太網(wǎng)信息管理終端是一個(gè)根據(jù)用戶的具體要求而設(shè)計(jì)的用戶層應(yīng)用軟件。它可以是一個(gè)ＷＩＮ３２監(jiān)控程序或網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)（記錄ＣＡＮ節(jié)點(diǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)）軟件等；甚至可能是ＣＡＮ節(jié)點(diǎn)設(shè)備的服務(wù)器軟件，為設(shè)備提供較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作。
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