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以太网与CAN总线通讯接口技术研究

发布时间:2016-11-30 09:43

  本文关键词:VxWorks下VDR系统网络通信技术的研究,由笔耕文化传播整理发布。


《武汉理工大学》 2006年

以太网与CAN总线通讯接口技术研究

朱涛  

【摘要】:控制器局域网络(CAN)是一种能有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,具有高性能和高可靠性的特点,现已经形成国际标准。但CAN总线也具有其局限性,那就是难以接入因特网。如果能够把现场总线与以太网连接,那么这些问题都将得以解决,同时,由于以太网能够方便的接入因特网,控制信息也将可以方便快速地传送到世界上任何一个地方。 本文在对以太网及CAN总线通讯协议进行深入分析的基础上,对以太网与CAN总线接口技术进行研究,以LPC2292 ARM7为核心处理器,以ADS1.2为软件开发、编写工具,选用uCOS—Ⅱ为嵌入式操作系统,以LWIP作为TCP/IP协议栈,成功实现了CAN总线协议与以太网协议之间的相互转换,使CAN总线能够方便的接入以太网。 本文中论述了CAN总线的基本原理与技术规范;设计了以微控制器AT89S52为核心的CAN总线智能节点;同时探讨了以ARM处理器LPC2292为核心的CAN—Ethernet网关的总体结构、硬件电路设计、软件开发平台建立、应用程序开发等。探讨了嵌入式操作系统uCOS—Ⅱ的移植、应用,并编写了CAN控制器、以太网控制器等相关硬件的驱动程序;在操作系统的基础上移植了LWIP(轻型TCP/IP协议栈);最终实现了以太网协议与CAN总线协议的相互转换。

【关键词】:
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP273.5
【目录】:

  • 中文摘要3-4
  • ABSTRACT4-5
  • 目录5-7
  • 第1章 绪论7-15
  • 1.1 课题研究的意义7
  • 1.2 控制系统简介7-15
  • 1.2.1 现场总线控制系统(FCS)的产生背景9-10
  • 1.2.2 现场总线控制系统的优点10-11
  • 1.2.3 现场总线控制系统存在的问题及其解决办法11-15
  • 第2章 控制器局域网(CAN)及其智能节点设计15-32
  • 2.1 CAN总线技术特点15-16
  • 2.2 CAN总线技术规范16-27
  • 2.2.1 CAN总线的电气特性16-17
  • 2.2.2 CAN总线的分层结构17-21
  • 2.2.2.1 数据链路层18-20
  • 2.2.2.2 物理层20-21
  • 2.2.3 CAN总线报文传送及其帧结构21-26
  • 2.2.4 CAN总线的通信原理26-27
  • 2.3 CAN总线智能节点的设计27-32
  • 2.3.1 CAN通信控制器SJA1000功能简介28-29
  • 2.3.2 CAN总线系统智能节点硬件电路设计29-32
  • 第3章 通讯网关硬件的开发、设计32-40
  • 3.1 ARM嵌入式处理器LPC2292的特点32-33
  • 3.2 ETHERNET—CAN通讯网关的硬件系统构成33-38
  • 3.2.1 电源电路33-34
  • 3.2.2 复位电路34-35
  • 3.2.3 串口电路35
  • 3.2.4 扩展存储器接口电路35-36
  • 3.2.5 CAN接口电路36-37
  • 3.2.6 以太网接口电路37-38
  • 3.3 硬件系统的抗干扰设计38-40
  • 第4章 CAN-ETHERNET通讯网关开发平台的建立40-58
  • 4.1 硬件平台40
  • 4.2 软件平台40-58
  • 4.2.1 操作系统的移植41-51
  • 4.2.1.1 Arm态下处理器操作模式42-43
  • 4.2.1.2 ARM的堆栈43-44
  • 4.2.1.3 uCOS移置的相关问题44-51
  • 4.2.2 TCP/IP协议栈的移植51-58
  • 第5章 系统应用软件的开发58-87
  • 5.1 CAN节点软件的开发58-66
  • 5.1.1 温度的采集、处理58-61
  • 5.1.1.1 DS1820的操作命令及时序58-60
  • 5.1.1.2 温度采集的实现60-61
  • 5.1.2 CAN接口通讯功能的实现61-66
  • 5.1.2.1 初始化62-64
  • 5.1.2.2 发送数据64-65
  • 5.1.2.3 接收数据65-66
  • 5.2 通讯网关的软件实现66-87
  • 5.2.1 嵌入式Webserver的建立67-69
  • 5.2.2 CAN总线协议的实现69-82
  • 5.2.2.1 CAN控制器初始化69-71
  • 5.2.2.2 数据发送71-74
  • 5.2.2.3 数据接收74-77
  • 5.2.2.4 CAN中断处理77-80
  • 5.2.2.5 错误处理80-82
  • 5.2.3 CAN与以太网协议的转换82-87
  • 第6章 总结与展望87-88
  • 参考文献88-90
  • 致谢90-91
  • 附录1 CAN-ETHERNET网关硬件电路91-92
  • 附录2 读研期间本文作者所发表的论文92
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