基于LPC2294和ENC28J60的嵌入式網關軟硬件設計

隨著Internet的普及，實現智能家居遠程控制不再是人們的夢想，所謂遠程控制，是指管理人員在異地通過計算機網絡異地撥號或雙方都接入Internet等手段，聯通需被控制的計算機，將被控計算機的桌面環境顯示到自己的計算機上，通過本地計算機對遠方計算機進行配置、軟件安裝程序、修改等工作。遠程喚醒（WOL），即通過局域網絡實現遠程開機。CAN是控制器局域網絡（Controller Area Network, CAN）的簡稱，是由研發和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發了的，并最終成為國際標準（ISO118?8）。是國際上應用最廣泛的現場總線之一。 在北美和西歐，CAN總線協議已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網的標準總線，并且擁有以CAN為底層協議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協議。近年來，其所具有的高可靠性和良好的錯誤檢測能力受到重視，被廣泛應用于汽車計算機控制系統和環境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業環境。CAN與以太網采用的網絡協議，為計算機網絡中進行數據交換而建立的規則、標準或約定的集合。例如，網絡中一個微機用戶和一個大型主機的操作員進行通信，由于這兩個數據終端所用字符集不同，因此操作員所輸入的命令彼此不認識。為了能進行通信，規定每個終端都要將各自字符集中的字符先變換為標準字符集的字符后，才進入網絡傳送，到達目的終端之后，再變換為該終端字符集的字符。當然，對于不相容終端，除了需變換字符集字符外。其他特性，如顯示格式、行長、行數、屏幕滾動方式等也需作相應的變換。

1 網關的硬件設計

1.1 系統硬件結構

該系統的硬件部分主要由ARM、以太網接口、CAN接口、高速存儲器、JTAG口、復位電路和電源等組成，其系統硬件結構如圖1所示。ARM移植TCP／IP通信協議和CAN協議，可完成以太網協議和CAN總線協議轉換，實現以太網接口和CAN接口通信數據的透明傳輸。以太網（Ethernet）指的是由Xerox公司創建并由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶局域網規范，是當今現有局域網采用的最通用的通信協議標準。以太網絡使用CSMA/CD（載波監聽多路訪問及沖突檢測）技術，并以10M/S的速率運行在多種類型的電纜上。以太網與IEEE802·3系列標準相類似。

1.2 主控制器的選擇

微處理器選用PhiIips公司ARM7TDMI內核的32位微控制器LPC2294，與一般單片機相比，LPC2294可嵌入操作系統。LPC2294內嵌256 KB的高速FLASH存儲器和16 KB的靜態RAM，多個外部中斷和串行口，LPC2294內部還集成了CAN控制器，只要加上CAN總線收發器就可以構成CAN節點，從而大大簡化了硬件電路。微處理器用一片或少數幾片大規模集成電路組成的中央處理器。這些電路執行控制部件和算術邏輯部件的功能。微處理器與傳統的中央處理器相比，具有體積小，重量輕和容易模塊化等優點。微處理器的基本組成部分有：寄存器堆、運算器、時序控制電路，以及數據和地址總線。微處理器能完成取指令、執行指令，以及與外界存儲器和邏輯部件交換信息等操作，是微型計算機的運算控制部分。它可與存儲器和外圍電路芯片組成微型計算機。自從人類1947年發明晶體管以來，50多年間半導體技術經歷了硅晶體管、集成電路、超大規模集成電路、甚大規模集成電路等幾代，發展速度之快是其他產業所沒有的。半導體技術對整個社會產生了廣泛的影響，因此被稱為“產業的種子”。中央處理器是指計算機內部對數據進行處理并對處理過程進行控制的部件，伴隨著大規模集成電路技術的迅速發展，芯片集成密度越來越高，CPU可以集成在一個半導體芯片上。