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控制器局域网(Controller Area Network,CAN)最先由德国BOSCH公司开发,并成为一种国际标准(IS011898)。由于CAN总线具有灵活、可靠、实时、开放性好、纠错能力强等优点,成为目前最有前途的现场总线之一。但任何事物都具有两面性,CAN总线也有不足之处,由于其收发器驱动能力有限,导致总线上可连接的最大节点数和最远直接传输距离受到了限制,无法进行远程控制,这给系统组网带来了一定的制约条件。相较而言,以太网凭借着成本低、易于组网、拥有众多应用软硬件的支持且根据网络需求的实际情况,不断地进行完善和改进,并逐步发展了标准以太网(10 Mbit/s)、快速以太网(100 Mbit/s)千兆以太网和万兆以太网等,成为目前应用最为广泛的局域网络技术。若将以太网与CAN总线互联,可降低成本,增加系统的最大CAN节点数,扩大系统的组网范围,还可实现不同传输速度的现场总线子网的相互通信,及其设备层到管理层的一体化。所以,文中提出一种以太网与CAN总线互联的通信网关设计方案。
1 硬件设计
图1所示为本网关模块设计与实现的整体方案框图,网关模块使用LPC2294作为主控制器,μC/OS—II操作系统为平台,扩展了两个网卡接口和CAN接口,并通过软件设计完成CAN总线协议与以太网协议相互转换,最终实现CAN网络与以太网之间的双冗余通信。
硬件电路可划分为5个部分:控制电路、存储电路、辅助电路、以太网接口电路和CAN总线接口电路。下面主要对控制电路、以太网接口电路和CAN总线接口电路进行分析。
1.1 系统控制器
系统选用ARM处理器LPC2294作为控制芯片,主要是LPC2294具有超强的功能、功耗低及丰富的片上资源,更重要的是集成了4个支持CAN 2.0B协议的CAN控制器,并带有先进的验收滤波器,提供了系统的集成度和复杂度,还提供了系统的稳定性。为满足系统的程序和数据存储需要,外扩了1 MB的16位Flash芯片SST39VF16 0,用于存储程序代码。其中Flash的地址线A1~A20连接至LPC2294的A1~A20,数据线ED0~ED15通过一个双电源供电的双向收发器连接至LPC2294的DQ0~DQ15,CE#接至LPC2294的CS0,将其分配到Bank0单元,其地址范围0x8000 0000~0x8000 1000。OE#、OW#分别连接至LC2294的OE#和WE#。同时外接了1 MB的16位SRAM存储器IS61LV25616AL,用于堆栈和数据的存储。其中SRAM的地址线A1~A20连接至LPC2294的A0~A19,数据线IO0~IO15通过一个双电源供电的双向收发器连接至LPC2294的D0~D15,CE#接至LPC 2294的CS1,将其分配到Bank1单元,该地址范围0x8100 0030~0x8100 1000。LB#、UB分别与BLS0、BLS1相连,用于控制8位或16位读写数据。OE#、OW#分别连接至LC2294的OE#和WE#。
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近年来,随着“东数西算”工程的推进和DeepSeek等人工智能大模型的突破,浙江数据中心行业在技术创新、政策支持和市场需求的多重驱动下发展势头强劲。截至2024年年底,浙江已建成数据中心183个(含智算中心12个、超算中心2个),总体算力规模超每秒12百亿亿次浮点运算,约占全国总量的4%;用电量从2021
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