基于CO2128的网络信号转换系统的设计

摘要：为了在脱离计算机系统情况下实现信号的转换需要，文中提出了一种基于CO2128和DSP的总线信号转换设计方案，给出了信号转换装置的硬件和软件设计方法。
关键字：网络信号；信号转换；CAN总线；串行通信端口

0 引言
随着信息科学的快速发展，人们对数据采集后的信号形式的要求越来越多，单一的信号形式已经没有办法满足实际工程的需要。网络信号、USB总线信号、RS232总线信号以及CAN总线信号等形式是目前应用比较广的总线形式，但它们之间的互换仍然存在问题，一直受到复杂的网络协议所限。而对于网络信号的转换，都得通过复杂的算法才能实现，因而无法满足对时实性要求较高的场合。

1 系统总体设计
本文给出的基于CO2128器件的网络信号转换平台主要通过CO2128提供的端口来实现CAN总线、RS232总线、USB总线及网络端口间的相互
转换。该设计在保证数据准确的前提下，减少系统开销和提高速度是本设计的重点。通过设计，进而能够构成一个中型／大型的远程监控／数据传输网络，其中CAN-以太网设备的功能是实现从CAN总线数据到以太网数据的“透明”传输。本设计的总体结构如图1所示。

2 硬件设计
2．1 CO2128简介
CO2128SEC固件可支持10个同时主动的TCP／UDP Socket连接、两个侦听Socket和一个加密SSL3／TLS1 Socket。其加密特性包括一个硬件随机数字产生器、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。同时还配置了在LAN／WiFi和PSTN／GRPS／CDMA间的路由IP包。在这种称为iRouter的模式下，多个iChip可在没有AP的情况下组成一个ad-hoc网络。
CO2128SEC可以在主处理器的内存中保存Intemet协议栈和配置参数。该固件能够从CO2128SEC外部SPI Flash运行。也可以通过RS-232、两线制接口、SPI或USB来装载固件。该芯片内部包括一个32位ARM7TDMI RISC处理器内核、256KB的SRAM以及可访问外部存储器或通讯设备的BUS，同时集成了BootLoader，能通过接口从主处电感器厂家理系统装载固件。CO2128S电感器铁芯EC的外围设备包括带有RMII的10／100BaseT以太网MAC、USART、两个SPI、两线制接口、HPI和EBI高速并行接口。此外，还具有多种节能工作模式。
iChipSec CO2128器件克服了加密的端对端IP通讯的所有复杂障碍。它不需要大量地改编程序，因为CO2128使用．A大功率电感贴片电感器T+i API，因而从主机设备卸载了WiFi驱动、安全加密和网络协议等荷载，从而大大减轻了主处理器的负担。CO2128可支持LAN、WiFi和所有拨号上网／无线网络接入类型，它内置充分安全的TCP／IP协议栈和上层协议(如SMTP、POP3、MIME、HTTP、WAP、FTP和Telnet)。同时包含一个完整的Web服务器，可用于芯片参数配置和简单的应用程序管理。该芯片可利用十个同时的TCP／UDP Socket和二个侦听的Socket以差模电感及POP3、SMTP、MIME、FTP、Telnet、HTTP／HTTPS客户端，支持SerialNET模式。而且在此模式下，iChip可截取AT+i命令并让主设备进入Intemet模式。此后，iChip将透明发送主设备发来的任何AT命令到通讯设备。
2．2 DM9161收发器
DM9161是一种100／10M自适应快速以太网物理层单片收发器，可支持自动路由功能和自动的协议选择功能。同时，由于其内部具有需延修整功能的网络滤波器，所以，其外围电路不需要增加滤波器，这样可以减小外部辅助电路。
2．3 DSP芯片
本设计中使用的DSP是TI司的TMS320LF2407，这款DSP具有SCI和CAN总线接口，并可以通过简单的程序快速地实现两种信号的转换。TMS3扁平型电感 20LF2407采用高性能静态CMOS技术，供电电压为3．3 V，故可减小控制器的功耗。30MIPS的执行速度使得指令周期缩短到33 ns，从而提高了控制器的实时控制能力。
但在设计网络接口时，要十分注意PCB板的信号线布局。通常要把网络变压器放在距离DM9161和RJ45插座尽量近的地方，且距离DM9161不能超过20 mm；把50Ω的终端电阻放在离网络变压器和DM9161的RX+-，TX+-引脚尽量近的地方。50欧电阻和RX、TX的接地电容需放在DM9161附近，不能超过10 mm；25 MHz晶体不能放在重要信号周围。从DM9161的RX到网络变压器和RJ45的走线必须对称、直接、平行并靠拢。不要走直角、走45度。布RX和TX时，应避免使用过孔。RX、TX、CLK和电源走线要求尽量短。RX和TX不能交叉，相距要在3 mm以上，最好在之间布根地线。从DM9161的RX和TX对到RJ45之间不要走任何数字线路。要保持这两对信号远离其它信号和大地。在网络变压器和RJ45下面决不能有地平面或电源平面。所有RJ45的终端引脚(4，5，7，8)和网络变压器必须紧靠在一起并通过一颗电阻和0．01 μF／2 kV电容接地。BANDGAP电阻必须布在尽量靠近47和48脚旁边(不超过3 mm)。应避免让任何高速信号位于这个电阻附近(到晶振必须大于3 mm)。图2所示是本系统物理层和网络接口的硬件电路。

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