基于嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)的通信實(shí)現(xiàn).pdf

1、控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)是一種能有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，具有高性能和高可靠性的特點(diǎn)，現(xiàn)已形成國際標(biāo)準(zhǔn)。但CAN總線也具有其局限性，那就是難以接入因特網(wǎng)。如果能夠把現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)連接，那么這些問題都將得以解決，同時(shí)，由于以太網(wǎng)能夠方便地接入因特網(wǎng)，控制信息也將可以方便快速地傳送到世界上任何一個(gè)地方。 本文結(jié)合陜西省教育廳項(xiàng)目“并條機(jī)自調(diào)勻整控制系統(tǒng)”，此系統(tǒng)采用CAN的應(yīng)用層協(xié)議CANopen實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線設(shè)備

2、的組態(tài)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽蟠筇岣吡薈AN總線的通信和控制能力。本人通過查看大量國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)資料，在對(duì)CAN總線技術(shù)、CANopen協(xié)議及以太網(wǎng)通訊協(xié)議進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，并對(duì)CAN總線與以太網(wǎng)的接口技術(shù)進(jìn)行研究，從而提出了嵌入式系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)，以Philips公司的ARM7-LPC2292為核心處理器，以ADS1.2為軟件開發(fā)工具，選用μC/OS-Ⅱ?yàn)榍度胧綄?shí)時(shí)操作系統(tǒng)，TCP/IP協(xié)議棧為第三方提供，實(shí)現(xiàn)了CANopen協(xié)

3、議與以太網(wǎng)協(xié)議之間的相互轉(zhuǎn)換，使CAN總線能夠方便地接入以太網(wǎng)。 本文介紹了CAN總線和CANopen協(xié)議的主要內(nèi)容及通信原理，以及TCP/IP協(xié)議棧各層協(xié)議的數(shù)據(jù)封裝，并描述了網(wǎng)關(guān)的模型和軟硬件的總體結(jié)構(gòu)。然后詳細(xì)論述了嵌入式網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)及調(diào)試過程。在硬件方面，根據(jù)系統(tǒng)的功能需求完成了電路設(shè)計(jì)，包括用ProtelDXP畫原理圖和PCB制板，以及焊接電子元件的整個(gè)過程。在軟件方面，首先在ARM上移植μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)，并測試內(nèi)

4、核能夠正常運(yùn)行；編寫相關(guān)硬件的底層驅(qū)動(dòng)程序(CAN控制器、以太網(wǎng)控制器、LCD液晶驅(qū)動(dòng))；并在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)CANopen協(xié)議棧，移植經(jīng)過裁剪的精簡TCP/IP協(xié)議棧；以及編寫基于操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序等。在系統(tǒng)測試中，網(wǎng)關(guān)上電后能夠正常工作，其中LCD能正常顯示用戶界面，各外圍通信接口能夠正常通信，并可以從以太網(wǎng)嗅探軟件抓取的數(shù)據(jù)包中查看數(shù)據(jù)的通訊過程，結(jié)果證明此系統(tǒng)基本完成了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的功能，操作人員不僅能從工業(yè)車