CAN總線與以太網互連系統設計

摘要：介紹了一種基于單片機ＳＸ５２的ＣＡＮ與以太網互連方案，闡述了以太網和ＣＡＮ總線網絡協議轉換的軟硬件設計，實現了以太網與現有ＣＡＮ總線網的直接連接。保證管理監控層（以太網）與生產測控層（ＣＡＮ總線網）之間的連接，使得上下層數據能方便地通信。

    關鍵詞：現場總線 CAN總線 以太網

在大型企業自動化系統中，上層企業管理層和生產監控層一般都采用以太網和ＰＣ機，而下層車間現場則采用現場總線和單片機測控設備。上下兩層的溝通，通常采用工業控制機加以太網卡，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。這種連接方式成本高，開發周期長。針對這種情況，筆者設計一種單獨的ＣＡＮ以太網網關互連系統，成功地實現以太網與現有ＣＡＮ總線網的直接數據互聯。

１ 系統結構

系統總體結構分為三部分：現場測控網絡（ＣＡＮ網絡）、嵌入式透明ＳＸ５２網關、以太網信息管理終端（如監控平臺和網絡數據庫等），如圖１所示。

    ＣＡＮ總線是一個設備互連總線型控制網絡。在ＣＡＮ總線上可以掛接多達１１０個設備節點，各設備間可以自主相互通信，實現復雜網絡控制系統。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據網關。嵌入式透明ＳＸ５２網關就是為此而設計的。

透明式網關在以太網應用層構建和解析完整的ＣＡＮ協議數據包。ＣＡＮ協議數據包作為ＴＣＰ／ＩＰ網絡應用層的數據進行傳輸，它對通信數據的具體實際意義不做任何解釋。透明式網關由通信處理器、ＣＡＮ總線控制器和以太網控制器三部分組成。其中ＳＸ５２單片機為核心處理器，它實現了ＣＡＮ控制網絡與以太網之間的協議轉換。以太網信息管理層的控制指令發送到嵌入式透明ＳＸ５２網關，將ＴＣＰ／ＩＰ協議包數據轉換為ＣＡＮ協議形式發送至ＣＡＮ控制網絡中的指定設備節點，完成信息管理層對現場設備層的控制。同樣地，當ＣＡＮ網絡上的設備數據（如定時采樣數據或報警信息）要傳輸到信息管理層時，可將數據發送到嵌入式透明ＳＸ５２網關，再通過網關協議轉換程序將ＣＡＮ協議數據封裝成ＴＣＰ／ＩＰ協議的以太網數據幀發送至以太網上的監控計算機。

以太網信息管理終端是一個根據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監控程序或網絡數據庫（記錄ＣＡＮ節點設備數據）軟件等；甚至可能是ＣＡＮ節點設備的服務器軟件，為設備提供較復雜的數據處理工作。

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