摘要：主要介绍将can现场总线以协议中的标准模式接入以太网的方法，实现can网络中的数据和以太网中的数据进行简单交换；给出相应的硬件和软件原理以及重点难点说明。

关键词：can总线 以太网 数据交换 tcp/ip协议 basiccan模式

1 技术背景

can（controller area network——控制器局域网）是一种由带can控制器组成高性能串行数据局域通信网络，是国际上应用最广泛的现场总线之一。它最早由德国bosch公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范已被iso估计标准组织制定为国际标准。由于其具有多主机、传输距离远（最远为10km）、传输速度快（最快为1mbps）、抗干扰能力强等诸多优点，所以被认为是最有发展前途的现场总线之一。

can协议是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上的。1991年9月，philips semiconductors制定并发布的can技术规范version2.0为现行最高版本。其中规定了两种模式：标准模式和扩展模式。本文主要对标准模式进行介绍。

tcp/ip（transmission control protocol/internet protocol——传输控制协议/网络协议）是一个工业标准的协议集，包括ip、tcp、udp等子协议，保证数据在网络上的正确传输。tcp/ip协议是现代因特网的基础。

tcp/ip协议为四层模型：应用层、传输层、网络层和数据链路层。每层都有不同的功能，而且层和层之间在逻辑上是相互独立的。每层都对应一些子协议，如图1所示。本文用到的协议包括arp、ip和tcp等。

2 应用背景

can总线在很多行业被广泛应用。由其组成的局域网可以将很多底层测控设备连接起来，最远距离可达10km(在不接中继器的条件下)。相对其它现场总线，该距离已经是很远了。但随着以太网的发展，人们希望对底层设备也能进行真正意义上的远程控制。工控机加接口卡已经被用来实现这一目的，但价格和接口卡带来的瓶颈等问题也随之暴露出来。本文是以单片机、can器件和网络芯片为核心的模块来完成该功能进行叙述的。这种方案降低了成本，避免了瓶颈。

3 硬件部分

硬件的实现方案有多种，可以采用集成tcp/ip协议的单片机外加can收发器和控制器；也可采用集成can控制器的单片机外加can收发器和网络芯片。本文的实例采用不带任何集成的单片机philips p89c668，外加can控制器sja1000、can收发器tja1050以及网络芯片rtl8019as，组成一个转换模块，功能模块如图2所示。

p89c668：微控制器，主要的控制部分，实现对网络芯片以及can器件的控制，并进行两者之间的协议转换。

sja1000：can控制器，两种工作模式（basiccan和pelican）。basiccan仅支持标准模式，pelican支持can2.0b的标准模式和扩展模式（本文仅介绍basiccan模式）。支持错误分析功能，对can收发器进行控制，为微控制器提供了控制can总线的简单接口。

tja1050：can收发器，微控制器对can控制器进行相应配置后，收发器自动过完成相应的can总线动作。

rtl8019：网络芯片，提供给微控制器控制以太网的简单接口，使微控制器只需要对其进行相应读写即可完成对以太网的操作。

实验中另外用到一个can模块作为一个can节点，和转换模块一起组成一个简单的can网。

4 软件部分

4.1 can编程

basiccan模式中的can编程相对简单，只需要对sja1000相应的寄存器进行读写操作即可。在该模式下，报文识别码为11位，在经过验收滤波器的筛选后，符合条件的报文才能被接收，并存入sja1000接收缓冲区。识别码值越小，优先级越高。如果总线上出现报文冲突，优先级高的报文选占据总线。can节点间每次最多传送的数据为10个字节。发送缓冲区寄存器的描述如表1所列，它与接收缓冲区寄存器结构大体相同，只是地址不同。