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正文摘录:

陈珊等：一种经济型嵌入式工业网关的设计皇塞麴度是1M，而以太网的速率有10M／100M等)。一LANH卫i倒卤噬MAx232l仁爿“s2弛i习—1—一lI485AI≮死图1系统硬件结构框图综合经济性和功能性两方面考虑，主处理芯片选用51系列单片机WINB()ND公司的W77E58芯片，以太网控制器选用REALTEK公司的R'I、I舅019AS芯片(也可以选用RTM029和RTL8139等芯片，只需在单片机和以太网控制器的硬件接口部分稍作修改即可)，再外扩一个32k的RAM62256芯片既可以满足工业现场总线传输的各项指标要求，实时性和可靠性也不比市面上的其他嵌入式网关差，而且提高了系统的经济性能，成本低廉，相比市场上其他同类产品有价格优势，是一种经济型的嵌人式工业网关。2嵌入式工业网关的软件设计网关的基本功能是实现异构网络协议的互换，嵌入式工业网关是在此基础上针对工业现场的实际应用设计的适应于工业的经济型网关。在接收到从工业现场总线上传的数据包时并不是简单地封装成TCP／IP数据包发送到以太网上，而是解析数据包，针对不同数据包的信息，作相应的处理，或直接转发，或等待后续数据包组合成一个较大的TCP／’IP数据包。软件设计主要完成RTL8019AS驱动，工业现场总线协议的收发处理程序(因协议的不同而各异)及协议解析和ThinTCP／IP协议的实现。嵌入式工业网关的工作方式由配置信息决定。配置信息是由人工通过按键的方式设置，可在LED上面显示最后一次的配置信息，再由单片机w77E58写入X5325中保存，可供单片机随时读取。系统上电后单片机获取配置信息。配置信息包括4个部分：协议转换方式，决定嵌入式工业网关是进行CAN／Internet转换，RS485／Inter—net转换，RS232／Internet转换，或者是三种工业现场总线协议之间的转换；RS232／485和cAN传输的速度、地址、检验等信息；网关的IP地址、MlAC地址、TCP／I.IDP的端口号；上传数据包的目的MAC地址、IP地址和TCP／UDP的端口号，后两个部分供T(：P／IP协议使用。2.1RTL8019AS驱动RTI。8019AS完成数据包和电信号之间的相互转换。驱动程序主要包括芯片初始化和收发数据包。物理信道上的收发操作采用以太网协议802.3帧格式，由146RTL8019AS芯片硬件完成发送和接收时MAC地址和(“RC校验等操作。系统发送数据包的原理是单片机先将待发送的数据包存人RTlL8019芯片RAM，再启动发送命令(CR—Ox3E)，RTL8019会自动按以太网协议完成发送并将结果写入状态寄存器。RTL8019芯片接收缓冲区构成一个循环FIF()队列，由寄存器CURR和BNRY控制读写，根据CURR：一BNRY+17可以判断出是否收到新的数据包。2.2ThinTCP／IPTCP／IP协议是一个相当复杂的综合体，在实际运用中，并不需要实现其全部协议。根据系统需要对网络协议进行模块化裁剪，设计并实现TCP／IP协议簇的一个子集，即ThinTCP／IP协议，包括ARP，ICMP，IP，UDP，TCP和TFTP等协议的全部或部分功能，尽最大可能保持网络协议在功能和机制上的完整性，如此便避免了8位和16位MCU的系统速度和内存的瓶颈限制。ThinTCP／IP协议正是经济型嵌入式工业网关所使用的，实现了ARP，IP，UDP和TCP协议。查询标志位，判断是否接收到数据包Il无数据包以及接收到何种(以XN／CAN)数据包lRTL8019AS接收豳r——1商而计算TcP榆骏和1lif尊UDPt~验和正确0IF确1.不正确CAN~qk解析数据包，提取信息数据添加TCP，UDP和IP报头封装以太网帧图2CAN和以太网之间的协议转换流程图2.3CAN和以太网协议转换嵌入式工业网关集成了RS232／485、CAN总线接口和以太网接口。RS485接口使用MoDEBUS协议的RTU传输模式，CAN接口使用BASICCAN协议，协议内容可根据具体应用的不同而设定。例如嵌人式工业网关的cAN接口连接DYZB一101B型低压电机智能综合保护(下转第150页)鬟兰兰望^篡蓦