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[導讀]摘要:浮點型DSP以豐富的外設,較高的主頻在工業(yè)控制領域得到廣泛的應用,CAN總線設備構成的現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)構成的高速通信網(wǎng)絡已成為工業(yè)控制領域的發(fā)展趨勢。介紹了一種基于TMS320F28335的CAN總線與以太網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)

摘要:浮點型DSP以豐富的外設,較高的主頻在工業(yè)控制領域得到廣泛的應用,CAN總線設備構成的現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)構成的高速通信網(wǎng)絡已成為工業(yè)控制領域的發(fā)展趨勢。介紹了一種基于TMS320F28335的CAN總線與以太網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)的設計方法,給出了系統(tǒng)各組成部分的硬件及軟件的設計與實現(xiàn)??刂撇糠植捎肨I公司的TMS320F28335,CAN總線接口模塊采用TI公司的SN65HVD230,以太網(wǎng)接口模塊控制芯片采用Realtek公司的RTL8019AS。該設計具有可擴展性好和性價比高的優(yōu)點。

0 引言

工業(yè)現(xiàn)場設備復雜化,單一的串行通信使系統(tǒng)越來越復雜,總線控制也成為控制系統(tǒng)的主流,而CAN總線以其高速率,高抗干擾性成為最有前途的總線之一?;谝蕴W(wǎng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡具有數(shù)據(jù)傳輸率高,可靠性好,易維護,可遠程傳輸?shù)葍?yōu)點。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的普及與推廣,以太網(wǎng)通信速率的提高,交換技術的發(fā)展,使得它受到了全球的擁護和軟硬件的支持,因此,基于以太網(wǎng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡是工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本文通過主流控制器TMS320F28335在已有豐富外設的基礎上,擴展了CAN總線和以太網(wǎng)接口,具有重要的工程價值。

1 系統(tǒng)硬件設計

TMS320F28335型單精度浮點DSP主頻可達150 MHz,內(nèi)核電壓1.9 V,I/O電壓3.3 V;片上帶有256 KB的16位FLASH和34 KB的16位SAR AM,并有128位安全密碼鑰匙鎖,保護FLASH防止固件反向工程。片上通信端口豐富,集成有3個SCI串口輸出通道,并帶有16 B的FIFO,2個多通道McBSP串口,2個增強型CAN,1個SPI總線。還帶有16通道的12位A/D轉(zhuǎn)換器等資源口(具體原理圖限于篇幅只畫CAN和以太網(wǎng)部分)。

CAN驅(qū)動器選用TI公司的SN65HVD230,供電電壓為3.3 V,CAN接口部分原理圖如圖1所示。

以太網(wǎng)控制器選用Realtek公司的RTL8019AS,其具有集成度高,支持全雙工通信,與NE2000相兼容等特性,具有廣泛應用場合。以太網(wǎng)接口部分原理圖如圖2所示。

2 系統(tǒng)軟件設計

本文中的軟件設計主要包括三個部分:CAN驅(qū)動通信程序,RTL8019AS驅(qū)動程序和以太網(wǎng)協(xié)議棧移植。程序的編寫在DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS 3.3下完成。

2.1 CAN總線驅(qū)動

2.1.1 初始化

CAN模塊使用前必須初始化,初始化需要完成的主要工作有:引腳配置;郵箱配置;波特率配置;中段功能設置。限于篇幅,初始化程序從略。

2.1.2 CAN發(fā)送

本文采用郵箱0進行數(shù)據(jù)的發(fā)送,郵箱0的ID在初始化函數(shù)中已設置(程序解釋以注釋的形式給出,下文同):

2.1.3 CAN接收

為保證數(shù)據(jù)能及時接收,像其他串行通信一樣,接收一般在中斷中完成:

實際工作中通過PCCAN軟件觀察到的CAN發(fā)送和接收數(shù)據(jù),如圖3所示。

2.2 以太網(wǎng)驅(qū)動

RTL8019AS工作在網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)鏈路層,完成數(shù)據(jù)鏈路層及網(wǎng)絡層的協(xié)議轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等任務,主要有兩個基本函數(shù):數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收函數(shù)。

2.2.1 初始化函數(shù)

RTL8019AS的初始化函數(shù)操作步驟依次為:

(1)使芯片處于停止工作模式;

(2)選中PAGE1,設置組播和MAC地址;

(3)選中PAGE0,使芯片處于正常工作模式;

(4)啟動芯片,開始工作并清除所有中斷標志。

2.2.2 數(shù)據(jù)包發(fā)送

RTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù)包遵循IEEE 802.3協(xié)議,發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)操作步驟依次為:

(1)設置以太網(wǎng)協(xié)議類型,目的地址、源地址;

(2)將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到RTL8019AS發(fā)送緩沖區(qū);

(3)進行數(shù)據(jù)包發(fā)送。

如圖4所示,完成了從源(192.168.0.250)到目的(192.168.0.160)的TCP傳輸。

2.2.3 數(shù)據(jù)包接收

RTL8019AS接收數(shù)據(jù)函數(shù)操作步驟依次為:

(1)進行中斷服務程序設置;

(2)產(chǎn)生中斷后,查看RTL8019AS寄存器得知接收數(shù)據(jù)長度、存放地址等信息;

(3)使用遠程DMA將接收數(shù)據(jù)從RTL8019AS內(nèi)部RAM移植到TMS320F28335內(nèi)部RAM。

3 結(jié)語

本文使用通用控制器TMS320F28335在自帶眾多串行接口的基礎上外擴了CAN和以太網(wǎng)接口,既能根據(jù)工程實際需要使用某一兩種外設,又能完成各種協(xié)議的轉(zhuǎn)換,是一種低成本、應用性強的CAN總線和以太網(wǎng)設計方案。

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