CAN总线与以太网互连系统设计(优质3篇)

南鸢分享2017-04-08 02:39:34 次阅读

CAN总线与以太网互连系统设计篇一

随着物联网的快速发展，CAN总线和以太网成为了两种主流的通信协议。CAN总线通信协议主要应用于车辆电子控制系统和工业控制领域，而以太网则广泛应用于计算机网络和互联网领域。为了实现CAN总线和以太网的互连，设计一个高效可靠的互连系统是非常重要的。

首先，我们需要考虑CAN总线和以太网的物理层和数据链路层的差异。CAN总线采用差分信号传输，具有较强的抗干扰能力和可靠性，而以太网采用双绞线传输，对电磁干扰比较敏感。因此，在CAN总线与以太网的互连系统设计中，需要考虑到物理层的适配和信号转换。

其次，我们需要设计一个合适的协议转换模块。CAN总线和以太网的通信协议不同，CAN总线采用基于帧的通信协议，而以太网采用基于包的通信协议。因此，在CAN总线与以太网的互连系统设计中，需要设计一个能够实现CAN帧和以太网包的转换的模块。该模块需要能够解析CAN帧的格式，并将其转换为以太网包的格式，同时也需要能够将接收到的以太网包转换为CAN帧的格式。

另外，为了确保互连系统的可靠性和实时性，我们还需要考虑到数据传输的时延和数据丢失的问题。CAN总线通信具有较低的时延和较小的数据丢失风险，而以太网通信则具有较高的时延和较大的数据丢失风险。因此，在CAN总线与以太网的互连系统设计中，需要采用合适的数据缓冲和重传机制，以确保数据的可靠传输和实时性。

最后，我们还需要考虑到系统的可扩展性和灵活性。随着物联网的发展，系统的规模和复杂性会不断增加。因此，在CAN总线与以太网的互连系统设计中，我们需要考虑到系统的可扩展性和灵活性，以便能够适应未来的发展需求。

综上所述，CAN总线与以太网互连系统的设计是一个复杂而重要的任务。需要考虑到物理层的适配和信号转换、协议转换模块的设计、数据传输的时延和数据丢失问题，以及系统的可扩展性和灵活性。只有设计一个高效可靠的互连系统，才能够满足物联网领域对通信协议的需求，推动物联网的发展。

CAN总线与以太网互连系统设计篇二

在CAN总线与以太网的互连系统设计中，首先需要考虑到物理层的适配和信号转换。由于CAN总线采用差分信号传输，而以太网采用双绞线传输，因此需要设计适配器来实现CAN总线和以太网之间的物理层的转换。适配器需要能够将CAN总线的差分信号转换为以太网的双绞线信号，以实现两种通信协议之间的互联。

其次，在CAN总线与以太网的互连系统设计中，需要设计一个协议转换模块。由于CAN总线和以太网的通信协议不同，因此需要设计一个能够实现CAN帧和以太网包的转换的模块。该模块需要能够解析CAN帧的格式，并将其转换为以太网包的格式，同时也需要能够将接收到的以太网包转换为CAN帧的格式。这样可以实现CAN总线和以太网之间的数据的互通。

另外，在CAN总线与以太网的互连系统设计中，还需要考虑到数据传输的时延和数据丢失的问题。由于CAN总线通信具有较低的时延和较小的数据丢失风险，而以太网通信则具有较高的时延和较大的数据丢失风险，因此需要采用合适的数据缓冲和重传机制，以确保数据的可靠传输和实时性。

最后，在CAN总线与以太网的互连系统设计中，还需要考虑到系统的可扩展性和灵活性。随着物联网的发展，系统的规模和复杂性会不断增加，因此需要设计一个能够适应未来发展需求的系统。这可以通过设计可扩展的硬件和软件架构来实现。

总之，CAN总线与以太网互连系统的设计涉及到物理层的适配和信号转换、协议转换模块的设计、数据传输的时延和数据丢失问题，以及系统的可扩展性和灵活性。只有设计一个高效可靠的互连系统，才能够满足物联网领域对通信协议的需求，推动物联网的发展。

CAN总线与以太网互连系统设计篇三

CAN总线与以太网互连系统设计

摘要：介绍了一种基于单片机ＳＸ５２的ＣＡＮ与以太网互连方案，阐述了以太网和ＣＡＮ总线网络协议转换的软硬件设计，实现了以太网与现有ＣＡＮ总线网的直接连接。保证管理监控层（以太网）与生产测控层（ＣＡＮ总线网）之间的连接，使得上下层数据能方便地通信。

在大型企业自动化系统中，上层企业管理层和生产监控层一般都采用以太网和ＰＣ机，而下层车间现场则采用现场总线和单片机测控设备。上下两层的沟通，通常采用工业控制机加以太网卡，再加上ＰＣ机插槽上的接口卡或并行打印口的ＥＰＰ接口卡实现。这种连接方式成本高，开发周期长。针对这种情况，笔者设计一种单独的ＣＡＮ以太网网关互连系统，成功地实现以太网与现有ＣＡＮ总线网的直接数据互联。

１系统结构

系统总体结构分为三部分：现场测控网络（ＣＡＮ网络）、嵌入式透明ＳＸ５２网关、以太网信息管理终端（如监控平台和网络数据库等），如图１所示。

ＣＡＮ总线是一个设备互连总线型控制网络。在ＣＡＮ总线上可以挂接多达１１０个设备节点，各设备间可以自主相互通信，实现复杂网络控制系统。但设备信息层无法直接到达信息管理层，要想设备信息进入信息管理层需通过数据网关。嵌入式透明ＳＸ５２网关就是为此而设计的。

透明式网关在以太网应用层构建和解析完整的ＣＡＮ协议数据包。ＣＡＮ协议数据包作为ＴＣＰ／ＩＰ网络应用层的数据进行传输，它对通信数据的具体实际意义不做任何解释。透明式网关由通信处理器、ＣＡＮ总线控制器和以太网控制器三部分组成。其中ＳＸ５２单片机为核心处理器，它实现了ＣＡＮ控制网络与以太网之间的协议转换。以太网信息管理层的控制指令发送到嵌入式透明ＳＸ５２网关，将ＴＣＰ／ＩＰ协议包数据转换为ＣＡＮ协议形式发送至ＣＡＮ控制网络中的指定设备节点，完成信息管理层对现场设备层的控制。同样地，当ＣＡＮ网络上的设备数据（如定时采样数据或报警信息）要传输到信息管理层时，可将数据发送到嵌入式透明ＳＸ５２网关，再通过网关协议转换程序将ＣＡＮ协议数据封装成ＴＣＰ／ＩＰ协议的以太网数据帧发送至以太网上的监控计算机。

以太网信息管理终端是一个根据用户的具体要求而设计的用户层应用软件。它可以是一个ＷＩＮ３２监控程序或网络数据库（记录ＣＡＮ节点设备数据）软件等；甚至可能是ＣＡＮ节点设备的服务器软件，为设备提供较复杂的数据处理工作。

２硬件

设计

系统硬件分为两大部分：ＣＡＮ总线网络设备接口设计和嵌入式透明ＳＸ５２网关设计。

２．１ＣＡＮ总线网络设备接口设计

ＣＡＮ总线网络设备接口设计较网关设计简单。它是在完成设备功能的基础上加入一个ＣＡＮ通信控制器接口芯片，实现与ＣＡＮ总线网络的连接。考虑到开发成本和灵活性，笔者在设计中选用ＰＨＩＬＩＰＨＳ公司的独立ＣＡＮ通信控制器ＳＪＡ１０００芯片和ＣＡＮ总线收发器８２Ｃ２５０芯片。其结构如图２所示。

２．２嵌入式透明ＳＸ５２网关设计

嵌入式透明网关设计是整个系统设计的核心。其结构如图３所示。它由ＣＡＮ控制器协议转换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。