基于CO2128的網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：為了在脫離計算機(jī)系統(tǒng)情況下實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換需要，文中提出了一種基于CO2128和DSP的總線信號轉(zhuǎn)換設(shè)計方案，給出了信號轉(zhuǎn)換裝置的硬件和軟件設(shè)計方法。
關(guān)鍵字：網(wǎng)絡(luò)信號；信號轉(zhuǎn)換；CAN總線；串行通信端口

0 引言
    隨著信息科學(xué)的快速發(fā)展，人們對數(shù)據(jù)采集后的信號形式的要求越來越多，單一的信號形式已經(jīng)沒有辦法滿足實際工程的需要。網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所限。而對于網(wǎng)絡(luò)信號的轉(zhuǎn)換，都得通過復(fù)雜的算法才能實現(xiàn)，因而無法滿足對時實性要求較高的場合。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計
    本文給出的基于CO2128器件的網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換平臺主要通過CO2128提供的端口來實現(xiàn)CAN總線、RS232總線、USB總線及網(wǎng)絡(luò)端口間的相互
轉(zhuǎn)換。該設(shè)計在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提下，減少系統(tǒng)開銷和提高速度是本設(shè)計的重點。通過設(shè)計，進(jìn)而能夠構(gòu)成一個中型／大型的遠(yuǎn)程監(jiān)控／數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，其中CAN-以太網(wǎng)設(shè)備的功能是實現(xiàn)從CAN總線數(shù)據(jù)到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的“透明”傳輸。本設(shè)計的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 硬件設(shè)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(jī)數(shù)字產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)。
    CO2128SEC可以在主處理器的內(nèi)存中保存Intemet協(xié)議棧和配置參數(shù)。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(nèi)部包括一個32位ARM7TDMI RISC處理器內(nèi)核、256KB的SRAM以及可訪問外部存儲器或通訊設(shè)備的BUS，同時集成了BootLoader，能通過接口從主處理系統(tǒng)裝載固件。CO2128SEC的外圍設(shè)備包括帶有RMII的10／100BaseT以太網(wǎng)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(jié)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(fù)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(jī)設(shè)備卸載了WiFi驅(qū)動、安全加密和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等荷載，從而大大減輕了主處理器的負(fù)擔(dān)。CO2128可支持LAN、WiFi和所有撥號上網(wǎng)／無線網(wǎng)絡(luò)接入類型，它內(nèi)置充分安全的TCP／IP協(xié)議棧和上層協(xié)議(如SMTP、POP3、MIME、HTTP、WAP、FTP和Telnet)。同時包含一個完整的Web服務(wù)器，可用于芯片參數(shù)配置和簡單的應(yīng)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(shè)備進(jìn)入Intemet模式。此后，iChip將透明發(fā)送主設(shè)備發(fā)來的任何AT命令到通訊設(shè)備。
2．2 DM9161收發(fā)器
    DM9161是一種100／10M自適應(yīng)快速以太網(wǎng)物理層單片收發(fā)器，可支持自動路由功能和自動的協(xié)議選擇功能。同時，由于其內(nèi)部具有需延修整功能的網(wǎng)絡(luò)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(shè)計中使用的DSP是TI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(xiàn)兩種信號的轉(zhuǎn)換。TMS3 20LF2407采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，供電電壓為3．3 V，故可減小控制器的功耗。30MIPS的執(zhí)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。[!--empirenews.page--]
    但在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)接口時，要十分注意PCB板的信號線布局。通常要把網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(shù)字線路。要保持這兩對信號遠(yuǎn)離其它信號和大地。在網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)變壓器必須緊靠在一起并通過一顆電阻和0．01 μF／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(yīng)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(tǒng)物理層和網(wǎng)絡(luò)接口的硬件電路。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    利用程序可以完成二部分功能。一是驅(qū)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(zhuǎn)換程序，其具體程序流程
如圖3所示。

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3．1 CO2128驅(qū)動及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置
    驅(qū)動CO2128及IP／TCP參數(shù)的設(shè)置均可由iehip提供的專用程序來實現(xiàn)，該程序的操作界面簡單，操作靈活方便。修改后的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)都由一個FLASH存儲，每次開機(jī)自動調(diào)入到CO2128內(nèi)部的存儲器中，無須重新設(shè)置，其參數(shù)設(shè)置界面示意圖如圖4所示。

3．2 DSP驅(qū)動及轉(zhuǎn)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intl，定時器1中斷在int2，CAN中斷在int5，ADC中斷在int6
    *IFR=0XOFFFF；
    *EVAIFRA=*EVAIFRA|0x0ffff；∥清除定時器1中斷標(biāo)志
    *EVAIMRA=*EVAIMRA|0x0ffff；∥允許定時器1中斷
    *T1CON=0x1700；∥預(yù)分頻值為128，*T1PER=0x0f424；∥200ms
    *T1CNT=0x00；∥定時器清零 *T2CON=0x1700；∥預(yù)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(“CLRCINTM”)；∥開中斷

4 結(jié)束語
    通過實際測試證明，該設(shè)計的串口的速度可以達(dá)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(shè)計中的網(wǎng)絡(luò)信號接收模塊電路和RS232轉(zhuǎn)CAN總線模塊電路還可以分別將信號處理后的數(shù)據(jù)直接送到顯示設(shè)備輸出。另外。本設(shè)計的可移植性較強(qiáng)，各個模塊電路可以分別安裝調(diào)試，因而具有很好的靈活性。