現(xiàn)場總線CAN與以太網(wǎng)無縫接入的研究.pdf

1、利用現(xiàn)場總線實現(xiàn)工業(yè)控制自動化已經(jīng)有十多年的歷史了，如今隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，工業(yè)控制的發(fā)展方向也從原先的信息孤島或局部總線向互聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展。然而，由于最初計算機網(wǎng)絡的先天條件局限，導致了其在工業(yè)控制領域的發(fā)展緩慢，如何把計算機網(wǎng)絡，特別是以太網(wǎng)(Ethernet)應用到工業(yè)控制領域，已經(jīng)是目前信息領域的炙手可熱的問題了?，F(xiàn)場總線之一的控制器局域網(wǎng)(ControllerAreaNetwork，簡稱CAN)是二十世紀八十年代后期誕生的工業(yè)

2、現(xiàn)場總線，由于其可靠性好和實時性高，因此被廣泛地應用到汽車，航空，工廠等領域。如果把兩者的優(yōu)點結(jié)合起來，揚長避短，不失成為計算機網(wǎng)絡在工業(yè)控制領域應用的解決方案。事實上，國內(nèi)外已經(jīng)有了類似的研究與初步的成果。　　目前的CAN與以太網(wǎng)的接入僅僅采用的是簡單的協(xié)議轉(zhuǎn)換，即將以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)解包，然后轉(zhuǎn)發(fā)到CAN網(wǎng)絡上和將CAN信息解包后轉(zhuǎn)發(fā)到以太網(wǎng)網(wǎng)絡上，這種方式的協(xié)議轉(zhuǎn)換并不能有效的滿足工業(yè)控制領域的實時性和可靠性要求。有鑒于于目前的這種狀

3、況，本研究使用嵌入式網(wǎng)關作為CAN與以太網(wǎng)接入的設備，利用以太網(wǎng)的底層協(xié)議作為底層協(xié)議，CAN作為上層的通訊協(xié)議，利用嵌入式實時操作系統(tǒng)和隨機時延補償方法的實時通訊理論實現(xiàn)CAN與以太網(wǎng)的無縫接入。　　本研究對嵌入式網(wǎng)關的軟硬件實現(xiàn)方面做了詳細的討論：硬件方面采用16/32的ARM架構(gòu)的單片機，更能有效的實現(xiàn)實時控制；軟件方面采用適合于嵌入式系統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)作為平臺，并利用隨機時延補償算法解決以太網(wǎng)網(wǎng)絡的實時性問題。仿真實驗證明，該