基于ARM7的CAN总线到以太网网关研究与实现

摘要

随着测量、控制技术与网络技术同益融合，测控系统接入互联网已经成为大势所趋，这也促成了近年来嵌入式网络技术的飞速发展。本文分析了CAN总线和以太网的数据传输技术，利用已有的高性能嵌入式ARM7硬件开发平台，研究了CAN总线网络与以太网互连的实现方案。该网关方案通过对帧的拆分和重组实现帧格式的相互转换，从而实现了以太网和CAN总线网络互连，最终达到将基于TCP/IP协议的计算机网络设备与基于CAN总线协议的底层现场网络设备连通的目标。 本文围绕CAN总线到以太网网关设备的设计与实现，开展了以下几个方面的研究和设计：CAN总线与以太网互连系统结构的设计；嵌入式TCP/IP协议栈的设计与实现；互连系统核心协议转换模块的设计与实现；互连系统应用软件设计与实现；CAN总线到以太网网关的软件编程、调试和测试。

目录

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英文文摘

声明

1绪论

1.1选题背景与意义

1.2国内外研究现状与发展方向

1.2.1 CAN总线的发展现状与应用状况

1.2.2网络技术的发展现状与应用状况

1.3本课题的目标和主要工作内容

2CAN网络技术和以太网技术的工作机理

2.1 CAN网络技术的工作机理

2.1.1 CAN概述

2.1.2 CAN网络模型

2.1.3 CAN 2.0协议规范

2.1.4逻辑链路控制(LLC)子层

2.1.5媒体访问控制(MAC)子层

2.1.6物理层

2.1.7应用层设计

2.2以太网技术的工作机理

2.2.1以太网技术概述

2.2.2 IEEE 802.3网络标准

2.2.3 CSMA/CD技术

2.2.4媒体访问控制(MAC)子层

3CAN-以太网网关设备的总体设计

3.1系统设计概述

3.2设计原理与实现方案

3.2.1硬件设计方案

3.2.2软件设计方案

3.3网关硬件设计模型

3.4嵌入式网关软件设计模型

3.4.1网关协议转换程序设计

3.4.2 TCP/IP应用层程序设计

4系统硬件组成及工作原理

4.1系统硬件组成结构

4.2以太网接口研究与设计

4.2.1以太网控制器RTL8019AS结构和功能

4.2.2 RTL8019AS寄存器堆

4.2.3帧的发送过程

4.2.4帧的接收过程

4.3 CAN总线网络接口研究与设计

4.3.1 SJA1000 CAN总线控制器结构与工作原理

4.3.2 SJA1000的地址分配

4.3.3 SJA1000的初始化

4.3.4 SJAI000的报文传送

4.3.5 SJAI000的报文接收

4.3.6 SJAI000的收发缓冲区管理

4.4 ARM7处理器LPC2210

4.4.1超精简指令集

4.4.2存储器映射

5系统软件设计及实验测试结果

5.1嵌入式TCP/工P协议栈设计

5.1.1 TCP/IP协议结构

5.1.2 ARP协议分析与实现

5.1.3 IP协议分析与实现

5.1.4 ICMP协议分析

5.1.5 UDP协议分析与实现

5.1.6 TCP协议分析与实现

5.1.7数据包的分层封装格式

5.2透明网关协议转换

5.2.1 CAN控制器协议驱动模块

5.2.2以太网控制器协议驱动模块

5.2.3 CAN-Ethernet协议转换模块

5.2.4以太网层应用程序设计

5.3系统测试与实验结果

5.3.1测试环境

5.3.2系统调试

5.3.3实验数据

总结与展望

致谢

参考文献