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CAN總線與以太網(wǎng)互連系統(tǒng)設計
摘要：介紹了一種基于單片機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)絡協(xié)議轉(zhuǎn)換的軟硬件設計，實現(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。關鍵詞：現(xiàn)場總線 CAN總線 以太網(wǎng)
在大型企業(yè)自動化系統(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，而下層車間現(xiàn)場則采用現(xiàn)場總線和單片機測控設備。上下兩層的溝通，通常采用工業(yè)控制機加以太網(wǎng)卡，再加上ＰＣ機插槽上的接口卡或并行打印口的ＥＰＰ接口卡實現(xiàn)。這種連接方式成本高，開發(fā)周期長。針對這種情況，筆者設計一種單獨的ＣＡＮ以太網(wǎng)網(wǎng)關互連系統(tǒng)，成功地實現(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)場測控網(wǎng)絡（ＣＡＮ網(wǎng)絡）、嵌入式透明ＳＸ５２網(wǎng)關、以太網(wǎng)信息管理終端（如監(jiān)控平臺和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫等），如圖１所示。
ＣＡＮ總線是一個設備互連總線型控制網(wǎng)絡。在ＣＡＮ總線上可以掛接多達１１０個設備節(jié)點，各設備間可以自主相互通信，實現(xiàn)復雜網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。但設備信息層無法直接到達信息管理層，要想設備信息進入信息管理層需通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關。嵌入式透明ＳＸ５２網(wǎng)關就是為此而設計的。
透明式網(wǎng)關在以太網(wǎng)應用層構(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)絡應用層的數(shù)據(jù)進行傳輸，它對通信數(shù)據(jù)的具體實際意義不做任何解釋。透明式網(wǎng)關由通信處理器、ＣＡＮ總線控制器和以太網(wǎng)控制器三部分組成。其中ＳＸ５２單片機為核心處理器，它實現(xiàn)了ＣＡＮ控制網(wǎng)絡與以太網(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，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)絡中的指定設備節(jié)點，完成信息管理層對現(xiàn)場設備層的控制。同樣地，當ＣＡＮ網(wǎng)絡上的設備數(shù)據(jù)（如定時采樣數(shù)據(jù)或報警信息）要傳輸?shù)叫畔⒐芾韺訒r，可將數(shù)據(jù)發(fā)送到嵌入式透明ＳＸ５２網(wǎng)關，再通過網(wǎng)關協(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)控計算機。
以太網(wǎng)信息管理終端是一個根據(jù)用戶的具體要求而設計的用戶層應用軟件。它可以是一個ＷＩＮ３２監(jiān)控程序或網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫（記錄ＣＡＮ節(jié)點設備數(shù)據(jù)）軟件等；甚至可能是ＣＡＮ節(jié)點設備的服務器軟件，為設備提供較復雜的數(shù)據(jù)處理工作。
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