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基于MCF52234的CAN/以太网的网关开发

作　者: 张聪
导　师: 李国洪
学　校: 天津理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: CAN总线 以太网 网关 MCF52234
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着控制技术与网络技术的日益发展,由CAN总线设备构成的现场网络信息与由以太网构成的企业管理网络信息之间的资源共享已成为工业控制领域发展的热点。CAN总线自身具有很多优势,其应用已不再局限于汽车工业,已经发展到越来越多的领域当中。以太网技术能够方便、快捷地实现远距离传输和通讯,不仅广泛地应用在商业领域中,而且在工业控制领域也有了一定的应用。将CAN总线的设备连入基于以太网的企业信息管理网络中,能很好的提高数据共享范围和传输速率。本文来源于天津科委中小企业创业基金项目,具有很高的实际意义。在文章的开始部分,介绍了课题的背景以及选题的意义,之后对CAN总线技术与以太网技术的发展状况做了简单的概述,随后详细分析了CAN总线技术以及以太网技术原理,阐述了CAN总线的特点与通信协议以及以太网的工作原理与优势,重点对TCP/IP协议进行了分析。根据实际应用的需求,本文选取Freescale公司的CodeFire V2系列处理器MCF52234作为主处理芯片,该芯片内部集成了FlexCAN模块与以太网模块,且处理速度快、控制功能较强,接下来以MCF52234为核心搭建硬件平台,包括以太网电路设计、FlexCAN模块电路设计以及电源电路、复位电路、串行通信接口电路、E2PROM电路等一些外围电路的设计。本文的软件主要包括三部分:FlexCAN模块的程序设计、以太网模块程序设计与协议转换部分。网关主处理程序采用中断方式,在中断处理程序中实现协议的转换。本文中主要体现网关的软件编程思想,并给出了部分程序的代码以及一些复杂程序的流程图,软件设计都是在集成开发环境CodeWarrior下完成的。文章的最后对网关系统进行了测试并取得了成功,之后进一步提出了网关所存在的一些问题以及改进的方法。实现了CAN总线与以太网之间的相互通信,达到了信息共享的目的,且与目前同类的产品相比,具有速度快、可靠性高、结构简单、易开发等一系列优点。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 课题背景和意义  9-10
  1.2 课题所运用的关键技术及其发展现状  10-12
    1.2.1 现场总线技术及其发展现状  10
    1.2.2 以太网技术及其发展现状  10-11
    1.2.3 网关技术及其发展现状  11-12
  1.3 论文的主要内容  12
  1.4 本章小结  12-13
第二章 CAN/以太网网关的背景介绍与分析  13-23
  2.1 CAN 总线的简介与特点  13
  2.2 CAN 总线的通信协议  13-16
    2.2.1 CAN 总线的物理层  14
    2.2.2 CAN 总线的数据链路层  14
    2.2.3 CAN 总线的数据帧结构  14-15
    2.2.4 CAN 总线的通信机制  15-16
  2.3 以太网技术的特点与优势  16
  2.4 以太网的工作原理  16-18
    2.4.1 以太网体系结构  16-17
    2.4.2 以太网帧通信原理  17-18
  2.5 TCP/IP 协议简述  18-22
    2.5.1 链路层协议分析  19-20
    2.5.2 网络层协议分析  20
    2.5.3 传输层协议分析  20-22
  2.6 小结  22-23
第三章 CAN/以太网网关系统的硬件电路设计  23-32
  3.1 系统整体结构  23
  3.2 MCF52234 微处理器  23-24
  3.3 CAN 总线/以太网网关的电路设计  24-31
    3.3.1 FlexCAN 模块电路设计  24-25
    3.3.2 以太网模块电路设计  25-27
    3.3.3 MCF52234 外围电路设计  27-31
  3.4 小结  31-32
第四章 CAN/以太网网关系统软件设计  32-46
  4.1 软件集成开发环境  32-34
  4.2 FlexCAN 模块的通信程序设计  34-38
    4.2.1 FlexCAN 模块概述  34-35
    4.2.2 FlexCAN 模块的初始化  35-36
    4.2.3 CAN 发送函数的设计  36-37
    4.2.4 CAN 接收函数的设计  37-38
  4.3 以太网模块程序设计  38-44
    4.3.1 MCF52234 的以太网模块初始化  38-40
    4.3.2 TCP/IP 协议的实现  40-43
    4.3.3 以太网发送函数的程序设计  43-44
    4.3.4 以太网接收函数的程序设计  44
  4.4 协议转换  44-45
  4.5 小结  45-46
第五章 网关的测试结果及分析  46-49
  5.1 网关的测试与分析  46-48
  5.2 小结  48-49
第六章 结论与展望  49-50
参考文献  50-52
发表论文和科研情况说明  52-53
致谢  53-54

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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