引言

　　隨著信息科學的快速發展， 人們對數據采集后的信號形式的要求越來越多， 單一的信號形式已經沒有辦法滿足實際工程的需要。網絡信號、USB總線信號、RS232總線信號以及CAN總線信號等形式是目前應用比較廣的總線形式， 但它們之間的互換仍然存在問題， 一直受到復雜的網絡協議所限。而對于網絡信號的轉換， 都得通過復雜的算法才能實現， 因而無法滿足對時實性要求較高的場合。

　　1 系統總體設計

　　本文給出的基于CO2128器件的網絡信號轉換平臺主要通過CO2128提供的端口來實現CAN總線、RS232總線、USB總線及網絡端口間的相互轉換。該設計在保證數據準確的前提下， 減少系統開銷和提高速度是本設計的重點。通過設計，進而能夠構成一個中型/大型的遠程監控/數據傳輸網絡， 其中CAN-以太網設備的功能是實現從CAN總線數據到以太網數據的“透明” 傳輸。本設計的總體結構如圖1所示。

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圖1 系統總體結構框架。

　　2 硬件設計

　　2.1 CO2128簡介

　　CO2128SEC固件可支持10個同時主動的TCP/UDP Socket 連接、兩個偵聽Socket 和一個加密SSL3/TLS1 Socket。其加密特性包括一個硬件隨機數字產生器、SHA-1/256 加密Hash 加速器、AES-128/192/256加密加速器、3DES和SSL3/TLSI、WEP、WPA以及WPA2 WiFi加密。同時還配置了在LAN/WiFi和PSTN/GRPS/CDMA間的路由IP包。在這種稱為iRouter的模式下， 多個iChip可在沒有AP的情況下組成一個ad-hoc網絡。

　　CO2128SEC可以在主處理器的內存中保存Internet協議棧和配置參數。該固件能夠從CO2128SEC外部SPI Flash運行。也可以通過RS-232、兩線制接口、SPI或USB來裝載固件。該芯片內部包括一個32位ARM7TDMI RISC處理器內核、256KB的SRAM以及可訪問外部存儲器或通訊設備的BUS， 同時集成了BootLoader， 能通過接口從主處理系統裝載固件。CO2128SEC的外圍設備包括帶有RMII的10/100 BaseT以太網MAC、USART、兩個SPI、兩線制接口、HPI和EBI高速并行接口。此外， 還具有多種節能工作模式。

　　iChipSec CO2128 器件克服了加密的端對端IP通訊的所有復雜障礙。它不需要大量地改編程序， 因為CO2128 使用AT+i API， 因而從主機設備卸載了WiFi驅動、安全加密和網絡協議等荷載， 從而大大減輕了主處理器的負擔。CO2128可支持LAN、WiFi和所有撥號上網/無線網絡接入類型， 它內置充分安全的TCP/IP協議棧和上層協議(如SMTP、POP3、MIME、HTTP、WAP、FTP和Telnet)。同時包含一個完整的Web服務器， 可用于芯片參數配置和簡單的應用程序管理。該芯片可利用十個同時的TCP/UDP Socket和二個偵聽的Socket 以及POP3、SMTP、MIME、FTP、Telnet、HTTP/HTTPS客戶端， 支持SerialNET模式。

　　而且在此模式下， iChip可截取AT+i命令并讓主設備進入Internet模式。此后， iChip將透明發送主設備發來的任何AT命令到通訊設備。

　　2.2 DM9161收發器

　　DM9161是一種100/10M自適應快速以太網物理層單片收發器， 可支持自動路由功能和自動的協議選擇功能。同時， 由于其內部具有需延修整功能的網絡濾波器， 所以， 其外圍電路不需要增加濾波器， 這樣可以減小外部輔助電路。

　　2.3 DSP芯片

　　本設計中使用的DSP 是TI 公司的TMS320LF2407， 這款DSP具有SCI和CAN總線接口， 并可以通過簡單的程序快速地實現兩種信號的轉換。TMS320LF2407采用高性能靜態CMOS技術， 供電電壓為3.3 V， 故可減小控制器的功耗。

　　30MIPS的執行速度使得指令周期縮短到33 ns，從而提高了控制器的實時控制能力。

　　但在設計網絡接口時， 要十分注意PCB板的信號線布局。通常要把網絡變壓器放在距離DM9161 和RJ45 插座盡量近的地方， 且距離DM9161不能超過20 mm； 把50Ω的終端電阻放在離網絡變壓器和DM9161的RX+-， TX+-引腳盡量近的地方。50歐電阻和RX、TX的接地電容需放在DM9161附近， 不能超過10 mm； 25 MHz晶體不能放在重要信號周圍。從DM9161的RX到網絡變壓器和RJ45的走線必須對稱、直接、平行并靠攏。不要走直角、走45度。布RX和TX時， 應避免使用過孔。RX、TX、CLK和電源走線要求盡量短。RX和TX不能交叉， 相距要在3 mm以上，最好在之間布根地線。從DM9161的RX和TX對到RJ45之間不要走任何數字線路。要保持這兩對信號遠離其它信號和大地。在網絡變壓器和RJ45下面決不能有地平面或電源平面。所有RJ45的終端引腳(4， 5， 7， 8) 和網絡變壓器必須緊靠在一起并通過一顆電阻和0.01 uF/2 kV 電容接地。

　　BANDGAP電阻必須布在盡量靠近47和48腳旁邊(不超過3 mm)。應避免讓任何高速信號位于這個電阻附近(到晶振必須大于3 mm)。圖2所示是本系統物理層和網絡接口的硬件電路。

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圖2 物理層及網絡接口的硬件電路。

　　3 系統軟件設計

　　利用程序可以完成二部分功能。一是驅動CO2128， 這部分通常由專用軟件來完成； 另一部分就是DSP的信號轉換程序， 其具體程序流程如圖3所示。

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　圖3 DSP程序流程。

　　3.1 CO2128驅動及網絡參數設置

　　驅動CO2128及IP/TCP參數的設置均可由ichip提供的專用程序來實現， 該程序的操作界面簡單， 操作靈活方便。修改后的網絡參數都由一個FLASH存儲， 每次開機自動調入到CO2128內部的存儲器中， 無須重新設置， 其參數設置界面示意圖如圖4所示。

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圖4 CO2128的參數設置界面。

　　3.2 DSP驅動及轉換程序

　　DSP初始化程序如下：

　　*SCSR1=0X81FE;*WDCR=0X0a8;//啟動看門狗

　　asm (" SETC INTM ") ; //禁止總中斷

　　*IMR=0X0017;//11， 65.4321， SCI 接收中斷在int1， 定時器1 中斷在int2， CAN中斷在int5，ADC中斷在int6

　　*IFR=0X0FFFF;

　　*EVAIFRA=*EVAIFRA|0x0ffff;//清除定時器1中斷標志

　　*EVAIMRA=*EVAIMRA|0x0ffff;//允許定時器1中斷

　　*T1CON=0x1700;//預分頻值為128， *T1PER=0x0f424;//200ms

　　*T1CNT =0x00;//定時器清零*T2CON =0x1700;//預分頻值為128

　　*T2PER=0x0006;//5-16微秒*T2CNT=0x00;//定時器清零

　　*MCRA =0x7;//*MCRA = ( *MCRA) |0X3;

　　*XINT1CR=0X0005;//外部中斷控制寄存器

　　asm (" CLRC INTM ") ;//開中斷

　　4 結束語

　　通過實際測試證明， 該設計的串口的速度可以達到20 kb/s， 誤碼率小于10-9， 完全可以滿足實際工程需要。本設計中的網絡信號接收模塊電路和RS232轉CAN總線模塊電路還可以分別將信號處理后的數據直接送到顯示設備輸出。另外，本設計的可移植性較強， 各個模塊電路可以分別安裝調試， 因而具有很好的靈活性。?