摘 要：提出一种基于ARM7芯片LPC2294微处理器和以太网控制器ENC28电感器生产厂家J60的以太网／CAN网关设计方案，阐述以太网／CAN协议转换的硬件设计，以及相关接口通信软件设计。通过该网关可以实现CAN总线与基于IP／TCP协议的以太网之间的双向通信。
关键词：嵌入式网关；不起CAN总线；以太网；ARM
0 引 言
随着Internet的普及，实现智能家居远程控制不再是人们的梦想，其完全成为可能，然而实现这个梦想需要花费高额代价，智能家居迄今仍不能普及，因此设计一款性价比好的家庭控制器很有必要。CAN总线采用非破坏仲裁技术，短帧结构和数据出错率极低，可以满足控制系统安全性、可靠性、快捷性的要求。目前以太网以成本低，通信速度快，兼容性和互操作性好，资源共享能力强等特点已成为目前最流行的因特网接入方案之一，因此采用CAN总线组建家庭内部网络，再通过网关与外部以太网相连实现对家居电器设备的远程控制，实现CAN网络与以太网的结合，已成为家居发展的趋势。CAN与以太网采用的网络协议，要确保两种网络之间高效无缝地连接网关是问题的关键。在此设计一种基于ENC28J60的高性能嵌入式以太网／CAN网关。
1 网关的硬件设计
1．1 系统硬件结构
该系统的硬件部分主要由ARM、以太网接口、CAN接口、高速存储器、JTAG口、复位电路和电源等组成，其系统硬件结构如图1所示。ARM负责对以太网接口芯片和CAN接口芯片进行控制。ARM移植TCP／IP通信协议和CAN协议，可完成以太网协议和CAN总线协议转换，实现以太网接口和CAN接口通信数据的透明传输。JTAG口主要用来下载程序，进行系统仿真调试。键盘、LCD显示用来实现人机交换。
1．2 主控制器的选择
微处理器选用PhiIips贴片电感器 公司ARM7TDMI内核的32位微控制器LPC2294，与一般单片机相比，LPC2294可嵌入操作系统。LPC2294内嵌256 KB的高速FLASH存储器和16 KB的静态RAM，多个外部中断和串行口，LPC2294内部还集成了CAN控制器，只要加上CAN总线收发器就可以构成CAN节点，从而大大简化了硬件电路。同时，由于LPC2294具有多路CAN，因此还可以把系统设计成冗余结构，以提高系统的可靠性。LPC2294还支持JTAG实时仿真和跟踪，并具有128位宽度的存储器接口和独特的加速结构，它能够使32位代码在高达60 MHz的操作频率下运行。
1．3 系统电源电路和复位电路
在该设计中，需要使用5 V，3．3 V和1．8 V的直流稳压电源。其中，5 V电源由LM317L三端可调稳压器产生；3．3 V和l_8 V电源由可调节输出电压的SPXlll7产生。系统复位电路的功率电感器可靠性对整个系统的稳定起着非常重要的作用。在复位电路中采用了电压监控芯片TPS383K33，它是10 ms或200。ms可选的上电复位发生器，具有防按键抖动的手动复位输入功能，允许组成多个Ic的菊花链电压监控等。复位电路如图2所示。图2中，nRST连接到LPC2294的复位脚RESET；nTRST接以太网控制器ENC28J60的复位引脚。当复位开关SW按下时，TPS383K33输出复位信号，引脚REST输出低电平，导致两路74HCl25(三态门负逻辑控制)导通，信号nRST和nTRST输出低电平使系统复位。在系统正常运行情况下，TPS383K33的引脚REST输出高电平，两路74HCl25截止，上拉电阻R1，R2将信号nRST和nTRST上拉为高电平。
1．4 CAN总线接口
CAN总线接口由LPC2294和CAN总线收发器等构成。这里采用带隔离的高速cAN收发器CTMl050T，其主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平，并且具有(DC2500V)隔离功能、ESD保护功能及TVS管防总线过压功能，其内带隔离器，可减少外部相关电路的设计。CAN总线接口电路输出电感器如图3所示。CTMl050T的接收引脚RXD、发送引脚TXD串接390 Ω的电阻分别与LPC2294对应的CAN收发引脚RDl，TDl引脚相连。CTMl050T的CANH和CANL引脚之间应串联120 Ω的电阻，以消除电路中信号的反射等干扰。CANH和CANL与地之间还应并联2个30 pF的小电容，这样即可消除总线上的高频干扰和电磁辐射。
