CAN總線和以太網(wǎng) 網(wǎng)關(guān)

隨著“3C”(計算機、通信、控制)技術(shù)的不斷發(fā)展,工業(yè)控制系統(tǒng)有了新的發(fā)展方向——現(xiàn)場總線技術(shù)。現(xiàn)場總線技術(shù)是一種開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),用于實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備間的多點、雙向、串行的數(shù)字通信,具有很好的互操作性和互換性。目前已有十幾種應(yīng)用較為廣泛的總線被制定為國際標(biāo)準(zhǔn),并且很多國內(nèi)外的設(shè)備、儀表都采用安全性和可靠性較強的現(xiàn)場總線通信方式,可以說現(xiàn)場總線技術(shù)與儀器儀表等設(shè)備的結(jié)合將是未來工控領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。與此同時,為了解決對現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及信息的高速傳輸?shù)葐栴},提出了現(xiàn)場總線技術(shù)與以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的解決方案。本課題源于浙江省科技廳重點建設(shè)學(xué)科項目《智能化校園安全用電測控和管理系統(tǒng)》,針對固有電表和新型電表通信協(xié)議不兼容問題及電表的遠(yuǎn)程監(jiān)控問題,設(shè)計了一款用于實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)。多協(xié)議網(wǎng)關(guān)的研究選取了當(dāng)前較為流行的通信方式,包括PROFIBUS-DP總線、CAN總線和以太網(wǎng)技術(shù)。文中詳細(xì)的分析了PROFIBUS-DP,總線、CAN總線和以太網(wǎng)這三種通信技術(shù)的工作原理、技術(shù)特點以及幀的類型和結(jié)構(gòu)等。在硬件系統(tǒng)方案的選取上進(jìn)行了全方位的對比研究,最終采用基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的LM3S8962芯片作為硬件系統(tǒng)的核心。論文的另一重點放在了多協(xié)議網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計上。硬件設(shè)計主要包括主控芯片的最小系統(tǒng)、PROFIBUS-DP從站模塊、CAN總線通訊模塊、以太網(wǎng)模塊和電源電路。軟件方面涉及到μC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的移植,LwIP協(xié)議棧的移植和TCP/IP通信程序的設(shè)計,CAN通信模塊以及PROFIBUS-DP從站模塊的驅(qū)動程序和通訊程序設(shè)計,最終,實現(xiàn)了TCP/IP、 CAN和PROFIBUS-DP異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的信息傳輸。