ARM处理器的CAN-Ethernet通信模块实现（4） IP地址, 计算机, 处理器, 局域网, 以太网

yuyang911220

3 　通信模块的软件设计

　　通信模块和CAN 总线上的设备节点之间直接通过SJA1000收发CAN 总线报文进行通信,报文中的数据格式可以是基于CAN 总线的上层标准协议,也可以由用户定义。为了方便与以太网上计算机的通信,CAN-Ethernet 通信模块在以太网一端使用UDP协议,这样,计算机上的软件可以使用操作系统提供的网络访问服务。

　　每一个CAN-Ethernet 通信模块需要设定局域网内一个惟一的IP地址,通过固定的UDP端口和计算机通信。模块和计算机之间既可以使用对单点IP的通信,也可以在UDP端口发送广播报文。在以太网一端,通信模块接收到UDP 报文后,将其中的信息组织成CAN 总线报文发往CAN 总线;在CAN 总线一端,通信模块接收报文标识能够通过本节点接收码和接收掩码设置的CAN 总线报文,并封装为UDP 报文,转发到以太网上。各节点IP 地址、UDP工作端口和CAN报文接收掩码等设置在系统初始化时进行。

　　3. 1 　通信控制芯片的初始化和收发操作

　　对SJA1000T的基本操作如下:

　　①初始化:硬件复位,进入复位方式; 设置为BasicCAN 模式,CDR = 0x08 ;设置波特率控制字BTR0 ,BTR1 ;设置接收码和接收掩码ACR、AMR;完成设定,进入工作模式,CR = 0x1E。 　　

　　②发送:将CAN 总线报文写入SJA1000T 发送缓冲区TX2IDR1～2 , TXDR1～8 ;写发送命令,CMR = 0x01。

　　③接收:从RXIDR1～2、RXDR1～8 读出CAN 一帧CAN 总线报文;将SJA1000T 的接收缓冲区窗口滑动到下一帧,CMR =0x04。

　　RTL8019AS内部有页地址为0x40～0x79 的256个缓冲页,每页256B。这些缓冲页的一部分作为接收缓冲区,起始页地址和结束页地址通过PSTART、PSTOP 寄存器配置,剩余可以作为发送缓冲区使用。硬件把接收缓冲区作为环形缓冲区使用,CURR寄存器和BNRY寄存器分别指明缓冲区中未使用部分的起始和结束页地址。硬件接收到数据后会自动修改CURR 的值,而BNRY需要读出一帧数据后由软件修改;对RTL8019AS的基本操作如下:

　　①初始化:硬件复位操作,进入停止方式;写入物理地址到PR0～PR5 ,写入0x00 到多点接收地址寄存器MAR;设置内部发送缓冲区器起止页地址到PSTART、PSTOP;写入当前
页地址到CURR和页地址界寄存器BNRY中;进入正常工作方式,CR =0x02。

　　②发送:将以太网报文载入在RTL8019AS中设置的发送缓冲区中;写发送起始页地址到TPSR ,写发送内容长度到TBCR0～1 ;写发送命令,CMR = 0x1A。

　　③接收:从在RTL8019AS中设置的接收缓存页中读出一帧以太网报文;根据报文长度改变页地址界限BNRY的值。

　　3. 2 　UDP 和CAN 报文的转换

　　CAN - Ethernet 通信模块收到CAN 总线报文时,将整个报文封装在一帧UDP 报文中;接收到目的端口与自己的工作端口相符的UDP 报文时,取出其中的数据段作为一帧CAN 总线报文。以太网报文到CAN 总线报文的具体转换过程如下:

　　①如果接收到的以太网报文包含IP 报文,分解出IP 报文,否则抛弃这帧报文;

　　②如果IP 报文的目的地址匹配,并且包含一帧UDP 报文,分解出UDP 报文,否则抛弃;

　　③如果UDP 报文的目的端口匹配,分解出其中的CAN 总线报文,否则抛弃。

　　CAN 总线报文到UDP 报文的转换过程是:

　　①接收到的CAN 总线报文装入UDP 报文的数据段,计算校验和,完成UDP报文封装;

　　②加上IP 报文头部,计算校验和,完成IP报文封装;

　　③加上以太网报文的头部,报文尾部的校验和不需要软件完成,RTL8019AS在发送时会自动添加。

　　为了减少在转换过程中的数据拷贝,定义了如下数据结构。从CAN总线上收到的报文直接放在Frame结构体的can[ ]成员中,并记录长度,封装为UDP报文的过程就是填充Frame结构体中其他成员的过程;从以太网上收到的报文逐字节放入Frame结构体中,CAN 报文就包含在can[ ]成员中。

　　struct EthHead {
unsigned char DstPhyAddr[6 ] ; 　/ / 以太网目的地址
unsigned char SrcPhyAddr[6 ] ; 　/ / 以太网源地址
unsigned short Prt ; 　/ / 协议标识
} ;
struct IPHead {
unsigned char VerLen ; 　/ / 版本号和头长度
unsigned char ServType ; 　/ / 服务类型
unsigned short Len ; 　/ / 长度
unsigned short ID; 　/ / 报文ID
unsigned short FlagAndFrag ; 　/ / 标记和分段
unsigned char TTL ;
unsigned char Prt ; 　/ / 协议标识
unsigned short HdChksum; 　/ / 头校验和
unsigned char srcIP[4 ] ; 　/ / 源IP 地址
unsigned char dstIP[4 ] ; 　/ / 目的IP 地址
} ;
struct UDPHead {
unsigned short srcPort ; 　/ / 源端口号
unsigned short srcPort ; 　/ / 目的端口号
unsigned short Len ; 　/ / 长度
unsigned short Chksum; 　/ / 校验和
} ;
struct Frame {
　struct EthHead ethhd ;
　struct IPHead iphd ;
　struct UDPHead udphd ;
unsigned char can [ 10 ] ; 　/ / 放置CAN 报文　

　　short canlen ; 　/ / 记录收到的CAN 报文长度
} ;