基于ARM的CAN总线与以太网互连系统设计

摘要

目前，大多数嵌入式自动化系统都以MCU为核心，与监测、伺服、显示等仪器、设备配合实现一定的功能。现场信息往往止步于“现场”，嵌入式自动化系统从而成为了“信息孤岛”，因而制约了其本身的发展。要实现大规模的信息集成、综合实施自动化，就需要一种能在工业现场环境下运行、可靠性高且实时性好的通信系统，形成工业现场的底层网络，完成现场自动化设备之间的多点通信。 Ethernet（以太网）和CAN-bus（控制器局域网）分别是目前全球应用最为广泛的国际互联技术和开放式现场总线。随着测控技术与网络技术日益紧密的结合，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。以太网技术正在迅猛发展，将其应用到工控领域，可以达到降低成本，简化结构等成效。随着技术的发展以及实际的需要，将两者结合无疑会为控制领域的飞速发展带来巨大的原动力。本文设计了一种以ARM7处理器为核心的高性能嵌入式CAN-Ethernet网关，可以用来实现监控设备和现场设备之间稳固、简洁的互连通信，完成对大规模现场设备的实时测控。 本文具体的研究内容如下： 1）以LPC2290为主控MCU的CAN-Ethernet互连系统的设计思想以及整体结构设计； 2）CAN-Ethernet互连系统转换电路及外围接口电路设计，MCS-51单片机与MCP2510实现CAN总线通信； 3）μC/OS-Ⅱ操作系统在LPC2290上的移植以及互连系统应用软件设计实现与探讨； 4）CAN-Ethernet互连系统核心交换模块的设计； 5）使用HTTP协议实现Web服务的功能，并通过Web页面实现对现场设备的远程测控。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1现场总线技术及测控技术的发展趋势

1.2嵌入式以太网的发展情况及应用前景

1.3课题来源及研究内容

2系统总体结构及CAN总线、以太网技术

2.I CAN-Ethernet网关总体结构及协议转换思路

2.2 CAN总线概述

2.3以太网技术

3互连系统硬件设计

3.1互连系统的硬件实现平台

3.2 CAN-Ethernet互连系统的硬件设计

3.3 CAN总线智能节点硬件设计

4互连系统软件设计

4.1 μ C／OS-II操作系统在LPC2290上移植

4.2 CAN总线智能节点的软件设计

5嵌入式Web服务器的实现

5.1 HTTP协议及实现

5.2动态页面的实现

5.3嵌入式Web服务器的工作流程

6系统测试

6.1网口连接测试

6.2蜂鸣器状态控制测试

6.3以太网-CAN通信调试

7结论

7.1总结

参考文献

在读期间的研究成果简介

致谢