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1 概述
在工廠、變電站、智能大廈等大型企業(yè)自動化系統(tǒng)中,如 圖1(a) 所示,在上層企業(yè)管理層和生產(chǎn) 監(jiān)控層采用的都是以太網(wǎng)和PC機,而在下層車間、現(xiàn)場都是采用現(xiàn)場總線（如RS-485、CAN、 lonWorks、基金會等）和單片機測控設備。上下兩層的溝通,通常采用工業(yè)控制機加以太網(wǎng)卡,再加 上PC機插槽上的接口卡或并行打印口的EPP接口卡來實現(xiàn)。這種連接方式成本高,開發(fā)周期長,接 口卡成為系統(tǒng)上下兩層的通信瓶頸,一旦出現(xiàn)故障,上下兩層的聯(lián)系就告中斷。為此,如 圖1(b) 所 示,我們利用廉價的“網(wǎng)絡通”組成基于單片機的以太網(wǎng)-CAN網(wǎng)關(guān)取代昂貴的工控機加接口卡,成 功地實現(xiàn)了以太網(wǎng)和現(xiàn)有CAN總線網(wǎng)的直接連接,實現(xiàn)管理監(jiān)控層（以太網(wǎng)）和生產(chǎn)測控層（CAN總 線網(wǎng)）之間的連接。上下層數(shù)據(jù)能方便地進行交流。
圖1 兩種分布式自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較
更重要的一點在于,現(xiàn)在成熟、穩(wěn)定、廉價的以太網(wǎng)已經(jīng)普及深入到了工廠、車間、大樓等基層。在大型企業(yè)自動化系統(tǒng)中,沒有必要再采用現(xiàn)場總線和兩級結(jié)構(gòu),可直接利用廉價的以太網(wǎng)接口模塊“網(wǎng)絡通”,將各種測控設備直接接入以太網(wǎng),形成現(xiàn)代化的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。
2 以太網(wǎng)-CAN網(wǎng)關(guān)的組成原理
在網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中,我們利用“網(wǎng)絡通”組成基于單片機的以太網(wǎng)-CAN網(wǎng)關(guān),結(jié)構(gòu)組成如 圖 2 所 示。“網(wǎng)絡通”由以太網(wǎng)接口A和微處理器組成。在此基礎上增加CAN接口B就組成了以太網(wǎng)-CAN 網(wǎng)關(guān)。
圖2 基于“網(wǎng)絡通”的以太-CAN 網(wǎng)關(guān)
（1） 以太網(wǎng)接口A
以太網(wǎng)接口A可選用符合IEEE802.3協(xié)議的10Base-T通用接口芯片,如 UM9003、RTL8019等,完成與以太網(wǎng)在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的連接。使用 RJ-45插口,可以直接掛接到以太網(wǎng)上。
（2） 微處理器
微處理器負責對以太網(wǎng)接口A芯片和CAN接口B芯片進行控制。微處理器內(nèi)駐有 TCP/IP通信協(xié)議和CAN協(xié)議,完成以太網(wǎng)協(xié)議和CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)接口 A和接口B通信數(shù)據(jù)的透明傳輸。
由于CAN總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大,數(shù)據(jù)傳輸速率不高,遠小于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率,所以在以太網(wǎng) -CAN接口模塊中,數(shù)據(jù)的傳送瓶頸在CAN接口B。在測控領(lǐng)域,通常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大,對數(shù)據(jù)傳輸 速率要求也不高,于是,在此模塊中微處理器可選用通常的單片機如 8031等。
（3） CAN接口B
CAN接口B采用了飛利浦的CAN物理層和鏈路層接口芯片SJA1000和 PCA82C250。微處理器直接控制SJA1000的AD0～AD7、、、ALE、RST 和腳。SJA1000的MODEL腳接高電平,工作在Intel模式下;片選腳接地,始終處于選通狀態(tài),如 圖 3 所示。微處理器對 SJA1000的操作主要是對寄存器的操作：一方面對SJA1000的模式寄存器 （MOD）、命令寄存器（CMR）、狀態(tài)寄存器（SR）、中斷寄存器（ IR）、中斷允許寄存器（IEP）、總線定時寄存器（BTR0、 BTR1）、輸出控制寄存器（OCR）、時鐘分頻計數(shù)器（CDR）進行設置和檢測; 另一方面對收發(fā)緩沖區(qū)進行讀寫,從而和CAN設備交換數(shù)據(jù)。
圖3 以太網(wǎng)-CAN 接口原理圖
