CAN總線和以太網(wǎng) 網(wǎng)關

隨著“3C”(計算機、通信、控制)技術的不斷發(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。現(xiàn)場總線技術是一種開放式互聯(lián)網(wǎng)絡,用于實現(xiàn)生產現(xiàn)場設備間的多點、雙向、串行的數(shù)字通信,具有很好的互操作性和互換性。目前已有十幾種應用較為廣泛的總線被制定為國際標準,并且很多國內外的設備、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)場總線技術與儀器儀表等設備的結合將是未來工控領域發(fā)展的趨勢。與此同時,為了解決對現(xiàn)場設備的遠程監(jiān)控以及信息的高速傳輸?shù)葐栴},提出了現(xiàn)場總線技術與以太網(wǎng)技術相結合的解決方案。本課題源于浙江省科技廳重點建設學科項目《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程監(jiān)控問題,設計了一款用于實現(xiàn)異構網(wǎng)絡互聯(lián)的網(wǎng)關。多協(xié)議網(wǎng)關的研究選取了當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。文中詳細的分析了PROFIBUS-DP,總線、CAN總線和以太網(wǎng)這三種通信技術的工作原理、技術特點以及幀的類型和結構等。在硬件系統(tǒng)方案的選取上進行了全方位的對比研究,最終采用基于ARM Cortex-M3內核的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)關系統(tǒng)的軟件和硬件設計上。硬件設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實時操作系統(tǒng)的移植,LwIP協(xié)議棧的移植和TCP/IP通信程序的設計,CAN通信模塊以及PROFIBUS-DP從站模塊的驅動程序和通訊程序設計,最終,實現(xiàn)了TCP/IP、 CAN和PROFIBUS-DP異構網(wǎng)絡間的信息傳輸。