CAN总线与以太网互连系统设计

以太网控制器协议转换模块主要由以太网卡驱动、ＡＲＰ、ＵＤＰ协议的若干个ＡＰＩ函数组成，如ＮＩＣＩｎｉｔ（）、ＮＩＣＤＭＡＩｎｉｔ（）、ＮＩＣＩｎｉｔＴｘＦｒａｍｅ（）、ＮＩＣＳｅｎｄＴｘＦｒａｍｅ（）、ＮＩＣＲｅａｄＡｇａｉｎ（）、ＡＲＰＣｈｅｃｋＩｆＩｓ（）、ＡＲＰＳｅｎｄＲｅｓｐｏｎｓｅ（）、ＡＲＰＳｅｎｄＳｔＰａｃｋｅｔ（）、ＩＣＭＰＰｒｏｃＰｋｔＩｎ（）、ＵＤＰＡｐｐＩｎｉｔ（）、ＩＰＧｅｎＣｈｅｃｋＳｕｍ（）、、ＵＤＰＡｐｐＰｒｏｃＰｋｔＩｎ（）、ＵＤＰＳｔａｒｔＰｋｔＯｕｔ（）和ＵＤＰＥｎｄＰｋｔＯｕｔ（）等。所使用的变量有：ｒｅｍｏｔｅＩＰ[３:０]、ｍｙＩＰ[３:０]、ＵＤＰＲｘＳｒｃＰｏｒｔＭＳＢ、ＵＤＰＲｘＳｒｃＰｏｒｔＬＳＢ、ＵＤＰＲｘＤａｔａＬｅｎＭＳＢ、ＵＤＰＲｘＤａｔａＬｅｎＬＳＢ、ＵＤＰＴｘＳｒｃＰｏｒｔＭＳＢ,ＵＤＰＴｘＳｒｃＰｏｒｔＬＳＢ、ＵＤＰＴｘＤｅｓｔＰｏｒｔＭＳＢ、ＵＤＰＴｘＤｅｓｔＰｏｒｔＬＳＢ、ＤＰＴｘＤａｔａＬｅｎＭＳＢ, ＵＤＰＴｘＤａｔａＬｅｎＬＳＢ等。

系统首次执行或复位时，以太网控制器协议转换模块将首先调用ＮＩＣＩｎｉｔ()和ＵＤＰＡｐｐＩｎｉｔ()等进行ＮＩＣ、ＡＲＰ、ＩＰ、ＵＤＰ和应用程序的初始化。初始化完成后，即进入主循环。在主循环中，ＳＸ５２将反复检测ＲＴＬ８０１９ＡＳ是否接收以太网帧。当有数据被接收时，ＳＸ５２调用ＮＩＣＤＭＡＩｎｉｔ()和ＮＩＣＲｅａｄＡｇａｉｎ()读入以太网帧首部�熢俚饔茫粒遥校茫瑁澹悖耄桑妫桑�()判断接收帧是否为ＡＲＰ数据。若是ＡＲＰ，则转入ＡＲＰＳｅｎｄＲｅｓｐｏｎｓｅ()和ＡＲＰＳｅｎｄＳｔＰａｃｋｅｔ()子程序进行ＡＲＰ处理并发送响应ＡＲＰ数据报；若不是ＡＲＰ，则判断是否为ＩＰ数据报。若非ＩＰ数据报则清除该以太网帧；当所接收帧包含ＩＰ数据报时，则需进一步判断是ＩＣＭＰ数据报还是ＵＤＰ数据报文。若是ＩＣＭＰ数据报则执行ＩＣＭＰＰｒｏｃＰｋｔＩｎ()子程序处理ＩＣＭＰ数据报并重发ＩＰ数据报；若数据为ＵＤＰ数据报文，则调用ＵＤＰＰｒｏｃＰｋｔＩｎ()子程序。该程序将读入ＵＤＰ数据报文首部的数据并进行相应处理，还原出完整的ＣＡＮ协议数据报文存入数据缓冲区Ｂ中，再通知总调度程序，由总调度程序调用ＣＡＮ总线控制子程序将ＣＡＮ协议数据报文发往ＣＡＮ总线。

反过来，当总调度程序通知以太网控制器协议转换模块将数据缓冲区Ｂ中准备好的ＣＡＮ协议数据发送到以太网上时，它将调用ＮＩＣＩｎｉｔＴｘＦｒａｍｅ()、ＵＤＰＳｔａｒｔＰｋｔＯｕｔ()、ＩＰＧｅｎＣｈｅｃｋＳｕｍ()、ＩＰＳｔａｒｔＰｋｔＯｕｔ()、ＮＩＣＳｅｎｄＴｘＦｒａｍｅ()、ＵＤＰＥｎｄＰｋｔＯｕｔ()等子函数进行发送处理，从而实现ＣＡＮ总线到以太网的数据传输。

３．２ 以太网层应用程序设计

以太网上的通信协议一般采用ＴＣＰ／ＩＰ协议。本文采用流行的ＳＯＣＫＥＴ套接字编程，传输层协议选择ＵＤＰ（用户数据报协议），通过Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋编写用户层程序。

ＷｉｎＳｏｃｋ提供了对ＵＤＰ的支持，通过ＵＤＰ协议可以向指定ＩＰ地址的透明网关发送ＣＡＮ协议数据，同时也可以通过它接收ＣＡＮ协议数据。发送和接收方处于相同的地位没有主次之分。利用ＣＡｓｙｎｃＳｏｃｋｅｔ类操纵无连接的数据发送较简单。首先生成一个本地套接口（需要指明ＳＯＣＫ＿ＤＧＲＡＭ标记）；然后利用 ｉｎｔ ＣＡｓｙｎｃＳｏｃｋｅｔ�煢煟樱澹睿洌裕铮� ｃｏｎｓｔ ｖｏｉｄ�� ｌｐＢｕｆ�� ｉｎｔ ｎＢｕｆＬｅｎ�煟眨桑危� ｎＨｏｓｔＰｏｒｔ�� ＬＰＣＴＳＴＲ ｌｐｓｚＨｏｓｔＡｄｄｒｅｓｓ ＝ ＮＵＬＬ�煟椋睿� ｎＦｌａｇｓ ＝ ０�牱⑺褪�据，ｉｎｔ ＣＡｓｙｎｃＳｏｃｋｅｔ�煢煟遥澹悖澹椋觯澹疲颍铮恚煟觯铮椋洧� ｌｐＢｕｆ�煟椋睿� ｎＢｕｆＬｅｎ�煟茫樱簦颍椋睿纾� ｒＳｏｃｋｅｔＡｄｄｒｅｓｓ�煟眨桑危裕� ｒＳｏｃｋｅｔＰｏｒｔ�煟椋睿� ｎＦｌａｇｓ ＝ ０ �牻邮帐�据。利用ＵＤＰ协议可以使管理主机和ＳＸ５２网关实现双向的数据通信。同时，这种传输方式也易于使数据ＳＸ５２网关透明化。

本文介绍了一种低成本、高可靠性、快捷的ＣＡＮ总线与以太网互连方案。该互连方案保证管理监控层与生产测控层之间的连接，方便了上下层信息交流，满足工厂、变电站等工业场合的应用要求。