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现场总线CAN与以太网无缝接入的研究
资料介绍
利用现场总线实现工业控制自动化已经有十多年的历史了,如今随着计算机网络的发展,工业控制的发展方向也从原先的信息孤岛或局部总线向互联网方向发展。然而,由于最初计算机网络的先天条件局限,导致了其在工业控制领域的发展缓慢,如何把计算机网络,特别是以太网(Ethernet)应用到工业控制领域,已经是目前信息领域的炙手可热的问题了。现场总线之一的控制器局域网(ControllerAreaNetwork,简称CAN)是二十世纪八十年代后期诞生的工业现场总线,由于其可靠性好和实时性高,因此被广泛地应用到汽车,航空,工厂等领域。如果把两者的优点结合起来,扬长避短,不失成为计算机网络在工业控制领域应用的解决方案。事实上,国内外已经有了类似的研究与初步的成果。 目前的CAN与以太网的接入仅仅采用的是简单的协议转换,即将以太网的数据解包,然后转发到CAN网络上和将CAN信息解包后转发到以太网网络上,这种方式的协议转换并不能有效的满足工业控制领域的实时性和可靠性要求。有鉴于于目前的这种状况,本研究使用嵌入式网关作为CAN与以太网接入的设备,利用以太网的底层协议作为底层协议,CAN作为上层的通讯协议,利用嵌入式实时操作系统和随机时延补偿方法的实时通讯理论实现CAN与以太网的无缝接入。 本研究对嵌入式网关的软硬件实现方面做了详细的讨论:硬件方面采用16/32的ARM架构的单片机,更能有效的实现实时控制;软件方面采用适合于嵌入式系统的实时操作系统作为平台,并利用随机时延补偿算法解决以太网网络的实时性问题。仿真实验证明,该嵌入式网关能够有效地实现CAN与以太网的无缝接入,实时性高,具有应用价值。
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