基于ARM的以太网网关设计与实现.doc

第一章 绪论 在当前的自动化和信息化进程中，工业设备的网络化已成为不可或缺的一部分。以太网和CAN（Controller Area Network）总线是两种广泛应用于不同领域的通信技术。以太网以其高速、高效率和良好的稳定性，常用于企业级网络和远程访问，而CAN总线则因其卓越的可靠性和实时性在工业控制领域占有一席之地。然而，这两种网络并不能直接互相通信，因此，设计一个能够将两者连接起来的网关显得尤为重要。 本文主要探讨了一种基于ARM处理器的以太网与CAN总线互连网关的设计与实现。ARM处理器因其低功耗、高性能的特点，在嵌入式系统中广泛应用。本文选用SBC6845开发板，该开发板基于ARM9核心的AT91SAM9G45处理器，作为硬件平台，利用嵌入式Linux操作系统提供强大的软件支持。 第二章 系统设计 2.1 硬件平台选择 SBC6845开发板集成了以太网接口和CAN控制器，适合作为网关硬件的基础。ARM9处理器具有足够的处理能力，可以同时处理来自以太网和CAN总线的数据流。 2.2 软件平台与工具 嵌入式Linux操作系统以其开放源代码、可定制性强的特性，成为实现网关软件的理想选择。开发过程中，使用GEDIT作为编辑工具，编写和调试C或C++程序，实现数据的接收、处理和转发。 2.3 网关模型构建 网关模型的核心在于数据的转换和路由。采用四线程模型，两线程负责处理从以太网到CAN总线的数据转换，另外两线程处理从CAN总线到以太网的数据转发，确保数据的实时性和正确性。 第三章 协议转换 3.1 CAN2.0协议解析 CAN2.0协议是工业控制中广泛使用的标准，其数据帧格式和错误处理机制需要被准确地理解和实现，以便在网关中进行正确的数据封装和解封装。 3.2 TCP/IP协议理解 TCP/IP协议族提供了网络层的IP协议和传输层的TCP协议，保证了数据在网络中的可靠传输。网关需要实现这些协议与CAN总线协议之间的转换，确保信息能够在两个网络间有效流通。 第四章 网关实现与测试 4.1 程序设计与实现 详细阐述了网关软件的编程实现过程，包括数据包的捕获、解析、转换和发送等步骤。 4.2 系统测试 通过实际测试验证了网关的功能，能够成功实现以太网与CAN总线的双向通信，满足工业生产中对设备的远程监控和管理需求。 第五章 结论 基于ARM的以太网-CAN网关设计，结合了以太网的远程访问能力和CAN总线的现场控制优势，实现了工业设备的有效监控。本设计经过测试，证明其功能完善，为工业自动化领域提供了一种可靠的网络通信解决方案。 关键词：Linux；CAN总线；以太网；网关