CAN总线与以太网嵌入式网关电路设计攻略 —电路图天天读（91）

　　提出一种工业现场总线与以太网互联方法，介绍以太网与CAN 现场总线之间协议转换网关的设计与实现，采用AT89C55(＄1.4635) 作为主处理器，通过两个接口芯片实现CAN总线与以太网的互连，分别给出其硬件结构和软件设计思想。

　　目前，对于CAN 和以太网相连的嵌入式网关设计主要有两种方法：一种是低档MCU 加接口芯片的设计方法，另一种是高档MCU 加EOS（实时多任务操作系统）再加接口芯片的设计方法。因CAN 只采用了ISO／OSI 参考模型的一、二层，协议相对简单，比较适合用于低成本、速率要求不高的离散控制系统。从合理的成本和有效利用处理能力这两方面考虑，该设计采用低档MCU 加接口芯片的方法，其硬件框图见图。

　　主控芯片及以太网接口模块

　　根据要求，该系统选择了性能价格比较高的AT89C55(＄1.4635) 单片机。它是面向测控对象和嵌入式应用的，所以它的体系结构以及CPU、指令系统、外围单元电路都是按照这种要求专门设计的。它内部带高达20 KB 的FLASH(＄44.9500) 程序存储器，AT89C55(＄1.4635) 完全兼容8051 指令集，片上FLASH(＄44.9500) 方便了使用者进行在线编程，工作速率最高可达33 MHz，256 B 的内部RAM，32 个可编程的I／O口，3 个16 位的定时／计数器，8 个中断源，支持低功耗的空闲工作模式。以太网接口选用的是RTL8019AS 芯片，它是一种高度集成的以太网控制器，能实现以太网媒介访问层（MAC）和物理层（PHY）的全部功能。RTL8019AS 内部有两个RAM 区域：一是16 KB，地址为0x4000～0x7fff，要接收和发送数据包必须通过DMA 读写RTL8019AS 内部的16 KB 的RAM，它实际上是双端口RAM，即有两条总线与其连接，一条总线用于RTL8019AS读／写或写／读该RAM，即本地DMA；另一条总线用于单片机读或写该RAM，即远程DMA；二是32 个字节，地址为0x0000～0x001F，用于存储以太网物理地址。主控芯片和以太网接口芯片的硬件接口原理图见图2。值得注意的是由于以太网的包最大可以超过1 500 个字节，AT89C55(＄1.4635) 的片内RAM 只有256 个字节，因此无法存储这么大的包，所以这里扩展了一个32 KB 的外部RAM，这样同时也能提高单片机的数据传输速度。

　　图2 以太网接口电路原理图