一種CAN總線與以太網(wǎng)互連系統(tǒng)的設計方案

　　1.前言

　　在大型企業(yè)自動化系統(tǒng)中，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等，而連接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機插槽上的與現(xiàn)場總線對應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)系就將中斷；為此利用廉價的基于單片機的以太網(wǎng)-CAN網(wǎng)橋取代昂貴的工控機加接口卡，實現(xiàn)以太網(wǎng)和CAN總線網(wǎng)的直接連接具有重要意義。

　　2.系統(tǒng)方案設計

　　由于系統(tǒng)中有以太網(wǎng)網(wǎng)和CAN總線數(shù)據(jù)處理，因此需要采用大容量RAM進行暫存網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，采用集成有8KRAM和64K Flash的P89C668型高速控制器，如圖1所示，系統(tǒng)采用芯片RTL8019進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)，采用芯片SJA1000處理CAN總線數(shù)據(jù)，同時為了方便對轉(zhuǎn)換橋系統(tǒng)調(diào)試和進行參數(shù)設置（CANID、CAN波特率，以太網(wǎng)物理地址，IP地址，網(wǎng)關地址，子網(wǎng)掩碼）和保存，增大系統(tǒng)使用的范圍和使用靈活性，系統(tǒng)還擴展串口通信RS232接口和24C256串口存儲電路。

　　3.系統(tǒng)硬件設計

　　3.1 以太網(wǎng)接口電路設計

　　以太網(wǎng)接口電路如圖2所示，電路中36腳~43腳為數(shù)據(jù)輸入輸出口直接連接到單片機P0口。RTL8019AS有三個分別反映其工作狀態(tài)的輸出腳，分別LED0、LED1、LED2，分別輸出網(wǎng)絡的連接性、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)；IOCS16是16位或8位I/O的選擇腳，當上電復位的時，該引腳為低電平時，網(wǎng)卡將選擇8位模式，為高電平時，網(wǎng)絡控制器將選擇16位的模式，電路用了個電阻R9（27K）下拉，在復位時引腳為低電平，因此網(wǎng)卡選擇8位模式。由于RTL8019AS每個引腳（除AEN外）內(nèi)部都有100K的下拉電阻置地，故當各引腳懸空時內(nèi)部檢測為低電平，由圖2可知85腳、84腳、82腳、81腳分別懸空，從而選擇了基地址300H，因此電路擴展就要以此為基準來進行配置，RTL8019AS地址線A19~A10固定接地，A9、A8定接P2.5作為地址選擇端有單片機來控制而不是用34腳AEN（直接接地）來作為地址選擇斷，將A7，A6，A5固定接地，A4~A0要根據(jù)所要訪問的RTL8019AS寄存器地址不同而不同，從而由由P89C668的P2.0~P2.4來選擇RTL8019300H~31FH，因此對應P2口地址線變化范圍為0xE0-0xFF，由于僅有P2口來選擇地址，而P0口并沒有參與地址編址電路中單片機對RTL8019AS的尋址I/O并不是連續(xù)，程序中分別定義Reg00~Reg1F來分別對應300H~31FH端口，定義如下：

　　3.2 CAN總線的接口電路設計

　　如圖3所示，CAN總線的接口電路主要由P89C668處理器、CAN通信控制器SJA1000、CAN總線驅(qū)動器82C250、高速光電耦合器6 N 1 3 7電路組成，微處理器P 8 9 C 6 6 8負責SJA1000初始化，通過控制SJA1000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務；為了增強CAN總結點的抗干擾能力，SJA1000的TX0和RX0通過高速光耦6N137后與82C250相連，實現(xiàn)了本節(jié)點在CAN總線上的電氣隔離，提高了本系統(tǒng)的硬件的穩(wěn)定性和安全性；82C250的CANH和CANL引腳之間串連60歐姆（兩個120歐姆電阻并聯(lián)）的電阻以消除電路中信號的反射等干擾，CANH和CANL與地之間并聯(lián)兩個30pF的小電容，起到濾除總線上的高頻干擾和一定的電磁輻射的能力，兩根CAN總線輸入端與地之間分別接了一個防雷擊管，當兩端輸入端與地之間出現(xiàn)瞬變干擾時，通過防雷擊管的放電起到一定的保護作用，R18則為斜率電阻。