基于DSP的CAN和以太网接口设计

0 引言

工业现场设备复杂化，单一的串行通信使系统越来越复杂，总线控制也成为控制系统的主流，而CAN总线以其高速率，高抗干扰性成为最有前途的总线之一。基于以太网的工业控制网络具有数据传输率高，可靠性好，易维护，可远程传输等优点。随着互联网技术的普及与推广，以太网通信速率的提高，交换技术的发展，使得它受到了全球的拥护和软硬件的支持，因此，基于以太网的工业控制网络是工业控制系统的发展趋势。本文通过主流控制器TMS320F28335在已有丰富外设的基础上，扩展了CAN总线和以太网接口，具有重要的工程价值。

1 系统硬件设计

TMS320F28335型单精度浮点DSP主频可达150 MHz，内核电压1.9 V，I/O电压3.3 V;片上带有256 KB的16位FLASH和34 KB的16位SAR AM，并有128位安全密码钥匙锁，保护FLASH防止固件反向工程。片上通信端口丰富，集成有3个SCI串口输出通道，并带有16 B的FIFO，2个多通道McBSP串口，2个增强型CAN，1个SPI总线。还带有16通道的12位A/D转换器等资源口(具体原理图限于篇幅只画CAN和以太网部分)。

CAN驱动器选用TI公司的，供电电压为3.3 V，CAN接口部分原理图如图1所示。

以太网控制器选用Realtek公司的RTL8019AS，其具有集成度高，支持全双工通信，与NE2000相兼容等特性，具有广泛应用场合。以太网接口部分原理图如图2所示。

2 系统软件设计

本文中的软件设计主要包括三个部分：CAN驱动通信程序，RTL8019AS驱动程序和以太网协议栈移植。程序的编写在DSP集成开发环境CCS 3.3下完成。

2.1 CAN总线驱动

2.1.1 初始化

CAN模块使用前必须初始化，初始化需要完成的主要工作有：引脚配置;邮箱配置;波特率配置;中段功能设置。限于篇幅，初始化程序从略。

2.1.2 CAN发送

本文采用邮箱0进行数据的发送，邮箱0的ID在初始化函数中已设置(程序解释以注释的形式给出，下文同)：

2.1.3 CAN接收

为保证数据能及时接收，像其他串行通信一样，接收一般在中断中完成：

实际工作中通过PCCAN软件观察到的CAN发送和接收数据，如图3所示。

2.2 以太网驱动

RTL8019AS工作在网络中的数据链路层，完成数据链路层及网络层的协议转换，数据的发送和接收等任务，主要有两个基本函数：数据帧的发送和接收函数。

2.2.1 初始化函数

RTL8019AS的初始化函数操作步骤依次为：

(1)使芯片处于停止工作模式;

(2)选中PAGE1，设置组播和MAC地址;

(3)选中PAGE0，使芯片处于正常工作模式;

(4)启动芯片，开始工作并清除所有中断标志。

2.2.2 数据包发送

RTL8019AS发送数据包遵循IEEE 802.3协议，发送数据函数操作步骤依次为：

(1)设置以太网协议类型，目的地址、源地址;

(2)将数据帧发送到RTL8019AS发送缓冲区;

(3)进行数据包发送。

如图4所示，完成了从源(192.168.0.250)到目的(192.168.0.160)的TCP传输。

2.2.3 数据包接收

RTL8019AS接收数据函数操作步骤依次为：

(1)进行中断服务程序设置;

(2)产生中断后，查看RTL8019AS寄存器得知接收数据长度、存放地址等信息;

(3)使用远程DMA将接收数据从RTL8019AS内部RAM移植到TMS320F28335内部RAM。

3 结语

本文使用通用控制器TMS320F28335在自带众多串行接口的基础上外扩了CAN和以太网接口，既能根据工程实际需要使用某一两种外设，又能完成各种协议的转换，是一种低成本、应用性强的CAN总线和以太网设计方案。