本文提出一种工业现场总线与以太网互联的方法，介绍以太网与 CAN 现场总线之间协议转换网关的设计与实现：采用 AT89C55 作为主处理器，通过两个接口芯片实现 CAN 总线与以太网的互连，并分别给出其硬件结构和软件设计思想。

目前，对于 CAN 和以太网相连的嵌入式网关设计主要有两种方法：一种是低档 MCU 加接口芯片的设计方法，另一种是高档 MCU 加 RTOS（实时多任务操作系统）再加接口芯片的设计方法。由于 CAN 只采用了 ISO／OSI 参考模型的第一、二层，协议相对简单，比较适合用于低成本、速率要求不高的离散控制系统。从合理的成本和有效利用处理能力这两方面考虑，本设计采用低档 MCU 加接口芯片的方法，其硬件框图如图 1 所示。

图 1　网关硬件框图

主控芯片及以太网接口模块

根据要求，该系统选择了性能价格比较高的 AT89C55 单片机。它是面向测控对象和嵌入式应用的器件，其体系结构以及 CPU、指令系统、外围单元电路都是按照这种要求专门设计的：内部带有高达 20 KB 的 Flash 程序存储器，完全兼容 8051 指令集，片上 Flash 方便使用者进行在线编程；工作速率最高可达 33 MHz，具有 256 B 的内部 RAM、32 个可编程 I/O 口、3 个 16 位定时／计数器、8 个中断源，并支持低功耗的空闲工作模式。

以太网接口选用 RTL8019AS 芯片，它是一种高度集成的以太网控制器，能实现以太网媒介访问层（MAC）和物理层（PHY）的全部功能。RTL8019AS 内部有两个 RAM 区域：一是 16 KB 区域，地址为 0x4000～0x7FFF，接收和发送数据包必须通过 DMA 读写该区域，它实际上是双端口 RAM，有两条总线与其连接——一条用于 RTL8019AS 读写该 RAM（本地 DMA），另一条用于单片机读写该 RAM（远程 DMA）；二是 32 个字节区域，地址为 0x0000～0x001F，用于存储以太网的物理地址。

主控芯片和以太网接口芯片的硬件接口原理如图 2 所示。值得注意的是，由于以太网的包最大可以超过 1500 个字节，而 AT89C55 的片内 RAM 只有 256 个字节，无法存储这么大的包，因此这里扩展了一个 32 KB 的外部 RAM，这样同时也能提高单片机的数据传输速度。

图 2　以太网接口电路原理