CAN总线和以太网 网关

随着“3C”(计算机、通信、控制)技术的不断发展,工业控制系统有了新的发展方向——现场总线技术。现场总线技术是一种开放式互联网络,用于实现生产现场设备间的多点、双向、串行的数字通信,具有很好的互操作性和互换性。目前已有十几种应用较为广泛的总线被制定为国际标准,并且很多国内外的设备、仪表都采用安全性和可靠性较强的现场总线通信方式,可以说现场总线技术与仪器仪表等设备的结合将是未来工控领域发展的趋势。与此同时,为了解决对现场设备的远程监控以及信息的高速传输等问题,提出了现场总线技术与以太网技术相结合的解决方案。本课题源于浙江省科技厅重点建设学科项目《智能化校园安全用电测控和管理系统》,针对固有电表和新型电表通信协议不兼容问题及电表的远程监控问题,设计了一款用于实现异构网络互联的网关。多协议网关的研究选取了当前较为流行的通信方式,包括PROFIBUS-DP总线、CAN总线和以太网技术。文中详细的分析了PROFIBUS-DP,总线、CAN总线和以太网这三种通信技术的工作原理、技术特点以及帧的类型和结构等。在硬件系统方案的选取上进行了全方位的对比研究,最终采用基于ARM Cortex-M3内核的LM3S8962芯片作为硬件系统的核心。论文的另一重点放在了多协议网关系统的软件和硬件设计上。硬件设计主要包括主控芯片的最小系统、PROFIBUS-DP从站模块、CAN总线通讯模块、以太网模块和电源电路。软件方面涉及到μC/OS-Ⅱ实时操作系统的移植,LwIP协议栈的移植和TCP/IP通信程序的设计,CAN通信模块以及PROFIBUS-DP从站模块的驱动程序和通讯程序设计,最终,实现了TCP/IP、 CAN和PROFIBUS-DP异构网络间的信息传输。