近年来，跟着以太网技能的进一步开展和完善，特别是通讯速率的进步和交互技能的运用，使得以太网技能运用于现场操控范畴成为可能，这对工业操控网络产生了新的影响。从现在的趋势来看，以太网己经进入了现场操控级，可是已有的现场总线仍将持续存在，工业以太网只能占据必定的商场。
从实践来看，以太网扩展了现有的体系，可是现场总线不可能彻底被工业以太网代替，后者的潜力巨大，其运用范畴必定会不断扩大。所以，将现场总线与以太网结合，然后完结底层出产与上层办理的严密集成，现已成为一种趋势。CAN总线作为国际上运用最广泛的现场总线之一，在我国也得到了很广泛的运用，该规划以 CAN总线作为工业现场总线，完结其与以太网的互联。
1 硬件结构
现在，关于CAN和以太网相连的嵌入式网关规划首要有两种办法：一种是等级低MCU加接口芯片的规划办法，另一种是高级MCU加EOS（实时多任务操作体系）再加接口芯片的规划办法。因CAN只选用了ISO／OSI参阅模型的一、二层，协议相对简略，比较合适用于低本钱、速率要求不高的离散操控体系。从合理的本钱和有用运用处理才干这两方面考虑，该规划选用等级低MCU加接口芯片的办法，其硬件框图见图 1。
1．1 主控芯片及以太网接口模块
依据要求，该体系挑选了功用价格比较高的Atmel公司出产的AT89C55单片机。它是面向测控目标和嵌入式运用的，所以它的体系结构以及CPU、指令体系、外围单元电路都是依照这种要求专门规划的。它内部带高达20 KB的FLASH程序存储器，AT89C55彻底兼容8051指令集，片上FLASH方便了运用者进行在线编程，作业速率最高可达33 MHz，256 B的内部RAM，32个可编程的I／O口，3个16位的守时／计数器，8个中止源，支撑低功耗的闲暇作业形式。以太网接口选用的是RTL8019AS芯片，它是由Realtek公司出产的一种高度集成的以太网操控器，能完结以太网前言拜访层（MAC）和物理层（PHY）的悉数功用。RTL8019AS内部有两个RAM区域：一是16 KB，地址为0x4000～0x7fff，要接纳和发送数据包有必要经过DMA读写RTL8019AS内部的16 KB的RAM，它实践上是双端口RAM，即有两条总线与其衔接，一条总线用于RTL8019AS读／写或写／读该RAM，即本地DMA；另一条总线用于单片机读或写该RAM，即长途DMA；二是32个字节，地址为0x0000～0x001F，用于存储以太网物理地址。主控芯片和以太网接口芯片的硬件接口原理图见图2。值得注意的是由于以太网的包最大可以超越1 500个字节，AT89C55的片内RAM只需256个字节，因而无法存储这么大的包，所以这儿扩展了一个32 KB的外部RAM，这样一起也能进步单片机的数据传输速度。
1．2 CAN接口模块
组成CAN体系的首要器材是CAN操控器和收发器。该规划中，CAN接口模块选用SJA1000芯片和PCA82C250芯片。SJA1000是一个独立的CAN操控器，它是Philips公司另一个CAN操控器PCA82C200的代替产品，且增加了一种新的作业形式（Peli CAN），这种形式支撑CAN 2．0B协议。SJA1000首要完结CAN的通讯协议，完结报文的安装和拆分、接纳信息的过滤和校验等。
PCA82C250是CAN操控器与物理总线之间的接口，首要用于增强体系的驱动才干。选用收发器的体系中，节点数至少可以到达110个，一起还具有下降射频搅扰（RFI）和很强的抗电磁搅扰 （EMI）才干。在处理这部分电路时，有几个当地要特别注意：
（1）晶振电路的问题。89C55和SJA1000都应该有各自独立的晶振电路，不可以用SJA1000的时钟输出信号CLKOUT来驱动单片机。
（2）复位引脚的问题。尽管SJA1000的复位是低电平，但不能经过一个非门直接衔接单片机的复位引脚。一般对处理复位引脚问题有两种方法：榜首种是运用单片机的I／O引脚操控SJA的复位引脚，其优点是单片机可以彻底操控SJA的复位进程；第二种是选用恰当的复位芯片，为了下降本钱，该规划采纳的是榜首种办法。
（3）RX1引脚的电位有必要维持在约0．5 VCC上，不然将不能构成CAN协议所要求的逻辑电平。
（4）必定要注意电缆的终端阻抗匹配，它直接影响CAN总线是否能正常作业和网络功用。CAN接口模块的硬件电路图见图3，在PCA82C250的RS脚上接有一个斜率电阻R，可依据总线通讯速度恰当调整电阻的巨细。
2 通讯模块软件规划
2．1 SJA1000驱动程序的完结
SJA1000驱动程序是由SJA的初始化函数、发送函数、接纳函数组成的，图4所示为其流程图。
（1）SJA1000的初始化。SJA1000在体系上电、硬件复位或主操控器宣布复位指令后需求进行初始化，以设定它的作业形式、通讯速率、输出操控方法和标识符屏蔽格局等重要参数。CAN操控器SJA1000的初始化只能在复位形式下才干完结。程序的流程图如图4所示。
首要程序检测CAN接口是否正常作业，即向SJA1000的测验寄存器写入并读出，校验其成果是否共同，假如成果共同则进入复位形式进行初始化设置。在初始化的进程中，假如对某个寄存器的设置超越规则的时刻还未完结，则以为初始化失利，初始化程序主动发送过错信号。
（2）数据的发送与接纳。SJA1000芯片有一个报文发送缓冲区和两个报文接纳缓冲区，用于CAN报文传送。数据从CAN操控器SJA1000发送到 CAN总线首要是由CAN操控器主动完结的，发送数据程序把数据存储区中待发送的数据取出，组成信息帧，并将主机的ID地址填人帧头；然后将信息帧发送到 CAN操控器的发送缓冲区；最终发动发送指令即可。信息从CAN总线到CAN接纳缓冲区也是由CAN操控器主动完结的。接纳程序只需从接纳缓冲区读取要接纳的信息，并将其存储在数据存储区即可。
2．2 RTL8019AS驱动程序的完结
RTL8019AS的驱动程序和SJA的驱动程序相同，有3种功用：芯片初始化、收包、发包。
（1）RTL8019AS的初始化。RTL8019AS的初始化进程比较复杂，但十分重要，它决议了通讯进程中的一些重要参数。如设置相关作业形式的寄存器，分配和初始化接纳及发送缓冲区，初始化网卡接纳地址等，其流程图见图5所示。
（2）数据的发送与接纳。由于在RTL8019AS的初始化程序中现已完结了以太网的物理地址设置，并指定了发送缓冲区开始页面地址寄存器TPSR。此外，RTL8019AS的CRC校验主动生成器也被使能，所以RTL8019AS的数据包发送程序相对要简略。在数据包的发送进程中，AT89C55只需经过长途DMA将待发送的数据包写至RTL8019AS片内SRAM的发送缓冲区，并发动发送进程即可。
在接纳数据包时，有查询和中止两种方法，鉴于AT89C55的处理才干有限，在该规划中选用查询方法，依据判别CURB==BNRY+1，可以判别是否收到新的数据包，假如有则经过DMA读操作从网卡芯片RAM读出数据。
2．3 网关协议转化流程
嵌入式网络接口完结两种网络的互连。当以太网运用层有数据要发送到CAN节点时，首要将数据发送到网关，由以太网操控器协议转化模块解析完好的CAN协议数据包，经过CAN操控器发送到CAN总线。反之，当CAN设备有数据要发送到用户层时，首要将数据发送到通明网关，由CAN操控器协议模块将完好的 CAN协议数据包存放在缓冲区，再告诉主控芯片，由它调用以太网操控协议转化模块，将完好的 CAN协议数据包作为运用层数据封装起来，再发送到以太网的运用层。
3 结 语
这儿介绍的是一种低本钱、高可靠性、方便的CAN以太网网关的硬件、软件规划方案，经过实践运用证明，该规划可以作为CAN总线节点的一个模块，可以与仪器仪表等设备相结合，使其具有网络通讯的才干，比较同类产品的规划，该规划能大大进步其性价比
