摘 要：提出一種基于ARM7芯片LPC2294微處理器和以太網控制器ENC28電感器生產廠家J60的以太網／CAN網關設計方案，闡述以太網／CAN協議轉換的硬件設計，以及相關接口通信軟件設計。通過該網關可以實現CAN總線與基于IP／TCP協議的以太網之間的雙向通信。
關鍵詞：嵌入式網關；不起CAN總線；以太網；ARM
0 引 言
隨著Internet的普及，實現智能家居遠程控制不再是人們的夢想，其完全成為可能，然而實現這個夢想需要花費高額代價，智能家居迄今仍不能普及，因此設計一款性價比好的家庭控制器很有必要。CAN總線采用非破壞仲裁技術，短幀結構和數據出錯率極低，可以滿足控制系統安全性、可靠性、快捷性的要求。目前以太網以成本低，通信速度快，兼容性和互操作性好，資源共享能力強等特點已成為目前最流行的因特網接入方案之一，因此采用CAN總線組建家庭內部網絡，再通過網關與外部以太網相連實現對家居電器設備的遠程控制，實現CAN網絡與以太網的結合，已成為家居發展的趨勢。CAN與以太網采用的網絡協議，要確保兩種網絡之間高效無縫地連接網關是問題的關鍵。在此設計一種基于ENC28J60的高性能嵌入式以太網／CAN網關。
1 網關的硬件設計
1．1 系統硬件結構
該系統的硬件部分主要由ARM、以太網接口、CAN接口、高速存儲器、JTAG口、復位電路和電源等組成，其系統硬件結構如圖1所示。ARM負責對以太網接口芯片和CAN接口芯片進行控制。ARM移植TCP／IP通信協議和CAN協議，可完成以太網協議和CAN總線協議轉換，實現以太網接口和CAN接口通信數據的透明傳輸。JTAG口主要用來下載程序，進行系統仿真調試。鍵盤、LCD顯示用來實現人機交換。
1．2 主控制器的選擇
微處理器選用PhiIips貼片電感器 公司ARM7TDMI內核的32位微控制器LPC2294，與一般單片機相比，LPC2294可嵌入操作系統。LPC2294內嵌256 KB的高速FLASH存儲器和16 KB的靜態RAM，多個外部中斷和串行口，LPC2294內部還集成了CAN控制器，只要加上CAN總線收發器就可以構成CAN節點，從而大大簡化了硬件電路。同時，由于LPC2294具有多路CAN，因此還可以把系統設計成冗余結構，以提高系統的可靠性。LPC2294還支持JTAG實時仿真和跟蹤，并具有128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構，它能夠使32位代碼在高達60 MHz的操作頻率下運行。
1．3 系統電源電路和復位電路
在該設計中，需要使用5 V，3．3 V和1．8 V的直流穩壓電源。其中，5 V電源由LM317L三端可調穩壓器產生；3．3 V和l_8 V電源由可調節輸出電壓的SPXlll7產生。系統復位電路的功率電感器可靠性對整個系統的穩定起著非常重要的作用。在復位電路中采用了電壓監控芯片TPS383K33，它是10 ms或200。ms可選的上電復位發生器，具有防按鍵抖動的手動復位輸入功能，允許組成多個Ic的菊花鏈電壓監控等。復位電路如圖2所示。圖2中，nRST連接到LPC2294的復位腳RESET；nTRST接以太網控制器ENC28J60的復位引腳。當復位開關SW按下時，TPS383K33輸出復位信號，引腳REST輸出低電平，導致兩路74HCl25(三態門負邏輯控制)導通，信號nRST和nTRST輸出低電平使系統復位。在系統正常運行情況下，TPS383K33的引腳REST輸出高電平，兩路74HCl25截止，上拉電阻R1，R2將信號nRST和nTRST上拉為高電平。
1．4 CAN總線接口
CAN總線接口由LPC2294和CAN總線收發器等構成。這里采用帶隔離的高速cAN收發器CTMl050T，其主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉換為CAN總線的差分電平，并且具有(DC2500V)隔離功能、ESD保護功能及TVS管防總線過壓功能，其內帶隔離器，可減少外部相關電路的設計。CAN總線接口電路輸出電感器如圖3所示。CTMl050T的接收引腳RXD、發送引腳TXD串接390 Ω的電阻分別與LPC2294對應的CAN收發引腳RDl，TDl引腳相連。CTMl050T的CANH和CANL引腳之間應串聯120 Ω的電阻，以消除電路中信號的反射等干擾。CANH和CANL與地之間還應并聯2個30 pF的小電容，這樣即可消除總線上的高頻干擾和電磁輻射。
