以太网与CAN总线间网关的设计与实现

wangguan

以太网与!"#总线间网关的设计与实现

成都西南交通大学电气工程学院!"#$$%&’

摘要!研究了以太网和!"#总线间的互联技术!通过分析以太网和!"#总线的网络模型"

给出了实现以太网和!"#总线互联的核心设备$#$$%&’()’%*!"#网关的模型结构"并在此模型的基础上给出了基于"+,-微处理器的网关硬件设计方案和软件流程%

关键词!!"#以太网网关设计

现场总线!:;.<=9>?"在工业控制领域得到了广泛的应用#而以太网@+,-./0.,A以其廉价和开放的特点成为最普及的局域网技术$它是构筑互联网的基础#现场总线通信数据量小$可靠性高#而以太网通信数据量大$速度快#5B’C

的是为异种计算机间的互连提供一个共同的基础和标准框架$并为保持相关标准的一致性和兼容性提供共同的参考#78M参考模型如图D所示#

应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层

网络层数据链路层物理层

应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层

5BB’的以太网目前已经非常成熟#将以太网作为信息传

递的主干网$连接现场总线和其他高级设备的新型网络结构是工业控制网络的发展趋势#

在这种新的工业控制网络中$以太网不仅是主干网$而且可与现场总线相互交换数据#所以工业控制网络不仅可以深入到控制现场的各种设备$还可以借助互联网实现对现场设备的远程调试和故障诊断#要将现场总线接入以太网$关键是设计以太网和现场总线间的网关$从而实现D个网络间的数据传输#

不同的现场总线$因其通信协议不同$需要设计不同的网关#本文主要讨论目前在现场总线中应用较多的432

系统1中继点图678$参考模型

系统9

78M模型共有P层#每一层的功能都是独立的$而且利

用下一层所提供的功能为上一层服务#物理层是第L层$应用层是第Q层#每层的具体功能和定义可以参阅有关书籍#在78$模型中$L!*层为底层$实现传输功能#网络和终端都具备此功能#R!Q层为高层$实现通信处理$通常用网络终端来实现#+,-./0.,和432的网络模型都只支持78$

以太网

@4E0,/E<3/.F2.,GE/HI总线和以太网间网关@+,-./0.,C432JF,.GFKI的设计#其网络结构如图L所示#

%)机

服务器

所定义的Q层结构中的一部分$在某些层次上S其定义也有所不同#

以太网与)32间网关以太网与4(2间网关以太网与4(2间网关

T,-./0.,中没有与78$模型中的会话层和表示层相对

)12总线网络

4(2总线网络

4(2总线网络

应的层次#T,-./0.,网络模型如图*所示#其中数据链路层的定义和78$模型有所不同$它由逻辑链路控制!&&4"和介质访问控制!’34"D个子层组成#

应用层

图5)12总线网络通过网关接入以太网的网络结构

!网关的模型

+,-./0.,C)32网关连接的是D个通信协议和结构完

全不同的网络#对于+,-./0.,C)32网关来说$它的工作实际上是对信息重新封装以使它们能够被+,-./0.,或)32网所读取#为了完成这项任务$网关必须能运行在78M模型的几个层次上#下面先讨论78$和+,-./0.,以及)32的网络模型#

!"#$%数据链路层物理层

&&4的主要功能是对数据报的

封装和拆装

#’34

的主要功能是控制对传输介质的访问#

&&"’()

图*+,-./0.,网络模型

严格说来$标准432总线只支持78$模型中最低的

D层#和T,-./0.,一样$在数据链路层也

分为逻辑链路控

制子层和介质访问控制子层D个部分#但具体定义和

78$是国际标准化组织!$0,./0F,;E0F<8,F0=F/=;NF,;E07/OF0;NF,;E0$M87I为实现开放系统互连而建立的模型$其目%DU%

T,-./0.,中的定义有所不同#由于432总线并没有定义

!微型机与应用"!""#年第!期