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

1、控制器局域網(wǎng)絡(CAN)是一種能有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網(wǎng)絡，具有高性能和高可靠性的特點，現(xiàn)已形成國際標準。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，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地方。 本文結合陜西省教育廳項目“并條機自調勻整控制系統(tǒng)”，此系統(tǒng)采用CAN的應用層協(xié)議CANopen實現(xiàn)現(xiàn)場總線設備

2、的組態(tài)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，大大提高了CAN總線的通信和控制能力。本人通過查看大量國內外相關領域技術資料，在對CAN總線技術、CANopen協(xié)議及以太網(wǎng)通訊協(xié)議進行深入分析的基礎上，并對CAN總線與以太網(wǎng)的接口技術進行研究，從而提出了嵌入式系統(tǒng)的整體設計目標，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為嵌入式實時操作系統(tǒng)，TCP/IP協(xié)議棧為第三方提供，實現(xiàn)了CANopen協(xié)

3、議與以太網(wǎng)協(xié)議之間的相互轉換，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)關的模型和軟硬件的總體結構。然后詳細論述了嵌入式網(wǎng)關的設計及調試過程。在硬件方面，根據(jù)系統(tǒng)的功能需求完成了電路設計，包括用ProtelDXP畫原理圖和PCB制板，以及焊接電子元件的整個過程。在軟件方面，首先在ARM上移植μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)，并測試內

4、核能夠正常運行；編寫相關硬件的底層驅動程序(CAN控制器、以太網(wǎng)控制器、LCD液晶驅動)；并在操作系統(tǒng)的基礎上實現(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)的應用程序等。在系統(tǒng)測試中，網(wǎng)關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，結果證明此系統(tǒng)基本完成了預期的設計目標，實現(xiàn)了系統(tǒng)的功能，操作人員不僅能從工業(yè)車