基于嵌入式系统的CAN总线与以太网互连的研究

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随着现在嵌入式技术和网络技术的发展,以及现代工业对控制要求的不断提高,现场总线与以太网的应用都越来越广,由现场总线构成的控制系统成为工业企业网中控制网络的典型模式。CAN总线作为“最有前途的现场总线”,开始只是用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通讯,不过由于其具备有高可靠性,高性能的优点,并且价格低廉,因此,正在被广泛的运用到各种各样的场合。但是它也有其使用的局限性,就是它很难上网,不太适合远距离的信息传递。而以太网相对于CAN总线,虽然在性能上不能像CAN总线那样适应恶劣的生产现场,但是它的技术已经发展的很成熟,具有通信速率高、软硬件产品丰富和应用支持技术成熟的特点,并且可以利用网络进行远距离的通信,这个刚好可以和CAN总线相互补足。正是出于有这样的原因,对CAN总线与以太网互连的研究很有实际意义。LPC2294是一个32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器,具有高性能和低功耗的特性,其结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理而设计的,使用了流水线技术,处理和存储系统的所有部分都可连续工作。另外,它还具有丰富的外设接口资源,非常适合于通信网关、协议转换器以及其它各种类型的应用。μC/OS-Ⅱ是专为嵌入式应用设计的公开源代码的抢占式实时操作系统,它内核小、可裁减,实时性与稳定性高,系统大部分代码采用C语言编写,便于移植,应用较为成熟。因此,适合小型控制系统,具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点。本文以ARM7处理器LPC2294为核心,以嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系统为平台,在深入分析了CAN总线以及以太网的网络模型和数据组成结构以后,给出了一个CAN总线与以太网互连系统的总体框架,硬件电路设计,相应的驱动程序,μC/OS-Ⅱ系统的移植和应用,以及软件实现的流程和程序,还有它们之间协议的相互转换,设计出了一套基于CAN总线和以太网的嵌入式系统。
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