嵌入式系统/ARM技术中的一种CAN总线—PROFIBUS-DP总线网关的实现方法

1  引言        在80年代中期，为了满足不同自动化领域的应用需求，出现了拥有不同技术特点的现场总线。每一种现场总线都有自己的应用领域，并且都力图拓展其应用领域，以扩张其技术垄断范围。但每种现场总线都以一个或几个大型跨国公司为背景，公司的利益与总线的发展息息相关。这些公司竞争的结果是多种总线协调共存。据不完全统计,目前国际上有200多种现场总线,而其中占据市场主流的现场总线有十几种[1]。现场总线的多样性，为总线设备用户提供了更多产品选择的同时，也为总线用户带了总线设备间兼容性问题。工厂在扩建，改建等过程中很可能会选用与原先现场设备总线标准不同的产品，这些设备由于使用不同的现场总线 【嵌入式系统/ARM技术】中的CAN总线与PROFIBUS-DP总线网关实现 在工业自动化领域，现场总线是设备间通信的重要手段，它们各自具有独特的技术特性和应用范围。80年代中期，由于市场需求，各种现场总线如雨后春笋般涌现，形成了激烈的市场竞争。这一竞争导致了约200种不同的现场总线标准，其中只有十几种占据市场主流。这种多样性的存在使得设备间的兼容性成为一大挑战，因为不同总线标准的设备无法直接通信，限制了设备功能的互补和整体系统的灵活性。 【嵌入式系统/ARM技术】中，解决这一问题的关键在于实现不同总线之间的互连，即协议转换。本文主要探讨了如何通过网关技术实现CAN总线与PROFIBUS-DP总线之间的协议转换。CAN总线因其低成本、高可靠性而在汽车和工业自动化领域广泛应用；而PROFIBUS-DP作为一种高速通信总线，常用于分布式I/O系统，提供高效的实时性能。 实现协议转换通常需要通过网关，它能解析并重新打包数据，使其符合目标总线的协议要求。传统的单CPU结构网关会承担两总线的数据传输与控制，以及协议转换，导致CPU负荷较大，控制复杂。因此，文中提出了基于双CPU结构的网关设计，每个CPU负责处理一种总线协议，通过双口RAM实现数据共享，简化了软件设计，提高了系统的可靠性和效率。 在硬件设计方面，系统分为三大部分：CAN总线接口、PROFIBUS-DP总线接口和双口RAM。CAN总线接口通常包括微控制器（如89C52）、CAN通信控制器（如SJA1000）、总线收发器（如82C250）和光电耦合器。SJA1000是CAN控制器，支持基本和增强型CAN协议，提供接收FIFO和多种接收滤波器等功能。而PROFIBUS-DP接口则涉及相应的硬件组件，用于与CAN接口进行数据交换。 实现CAN总线与PROFIBUS-DP总线网关的关键在于理解并处理两种协议的不同之处，通过合理的硬件配置和软件设计，实现数据的无缝转换，以解决现场总线兼容性问题，提高工业自动化系统的灵活性和可扩展性。这种网关技术对于嵌入式系统和ARM技术的应用具有重要意义，尤其是在需要整合不同品牌和标准设备的复杂环境中。