CAN以太网网关的软硬件设计方案

CAN以太网网关的软硬件设计方案

1 硬件结构

图1 硬件原理图

1.1 主控芯片及以太网接口模块

图2 以太网接口电路原理图

1.2 CAN接口模块

（2）复位引脚的问题。虽然SJA1000的复位是低电平，但不能通过一个非门直接连接单片机的复位引脚。一般对解决复位引脚问题有两种方式：第一种是使用单片机的I/O引脚控制SJA的复位引脚，其好处是单片机可以完全控制SJA的复位过程；第二种是采用适当的复位芯片，为了降低成本，该设计采取的是第一种方法。

（3）RX1引脚的电位必须维持在约0.5 VCC上，否则将不能形成CAN协议所要求的逻辑电平。

图3 CAN接口模块的硬件电路图

2 通信模块软件设计

2.1 SJA1000驱动程序的实现

SJA1000驱动程序是由SJA的初始化函数、发送函数、接收函数组成的，图4所示为其流程图。

图4 SJA1000驱动程序流程

（1）SJA1000的初始化。SJA1000在系统上电、硬件复位或主控制器发出复位命令后需要进行初始化，以设定它的工作模式、通信速率、输出控制方式和标识符屏蔽格式等重要参数。CAN控制器SJA1000的初始化只能在复位模式下才能完成。程序的流程图如图4所示。

（2）数据的发送与接收。SJA1000芯片有一个报文发送缓冲区和两个报文接收缓冲区，用于CAN报文传送。数据从CAN控制器SJA1000发送到 CAN总线首先是由CAN控制器自动完成的，发送数据程序把数据存储区中待发送的数据取出，组成信息帧，并将主机的ID地址填人帧头；然后将信息帧发送到 CAN控制器的发送缓冲区；最后启动发送命令即可。信息从CAN总线到CAN接收缓冲区也是由CAN控制器自动完成的。接收程序只需从接收缓冲区读取要接收的信息，并将其存储在数据存储区即可。

2.2 RTL8019AS驱动程序的实现

RTL8019AS的驱动程序和SJA的驱动程序一样，有3种功能：芯片初始化、收包、发包。

（1）RTL8019AS的初始化。RTL8019AS的初始化过程比较复杂，但十分重要，它决定了通信过程中的一些重要参数。如设置相关工作模式的寄存器，分配和初始化接收及发送缓冲区，初始化网卡接收地址等，其流程图见图5所示。

图5 RTL8019AS的初始化流程图

（2）数据的发送与接收。因为在RTL8019AS的初始化程序中已经完成了以太网的物理地址设置，并指定了发送缓冲区起始页面地址寄存器TPSR.此外，RTL8019AS的CRC校验自动生成器也被使能，所以RTL8019AS的数据包发送程序相对要简单。在数据包的发送过程中，AT89C55只要通过远程DMA将待发送的数据包写至RTL8019AS片内SRAM的发送缓冲区，并启动发送过程即可。

在接收数据包时，有查询和中断两种方式，鉴于AT89C55的处理能力有限，在该设计中采用查询方式，根据判断CURB==BNRY+1,可以判断是否收到新的数据包，如果有则通过DMA读操作从网卡芯片RAM读出数据。

2.3 网关协议转换流程

嵌入式网络接口实现两种网络的互连。当以太网应用层有数据要发送到CAN节点时，首先将数据发送到网关，由以太网控制器协议转换模块解析完整的CAN协议数据包，通过CAN控制器发送到CAN总线。反之，当CAN设备有数据要发送到用户层时，首先将数据发送到透明网关，由CAN控制器协议模块将完整的 CAN协议数据包存放在缓冲区，再通知主控芯片，由它调用以太网控制协议转换模块，将完整的 CAN协议数据包作为应用层数据封装起来，再发送到以太网的应用层。

3 结语

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