海上交通管理系统的嵌入式CAN网关设计与实现
CAN总线嵌入式透明网关的设计
命令 所需 的 数据参 数 可能 大于 ７ Ｙ陋 ， Ｂ 同时 很有 可能 返 回的 数据也 较 大 ， 以 ， 里设 置一个 字 节 所 这
图 １ 应 用 层 帧 结 构
ＭＡ Ｃ子层运行借助称之为“ 故障界定实体（ （ ） 的管理实体进行监控。故障界定是使判别短暂干扰 Ｆ１ ” Ｅ 和永久性故障成为可能的一种 自检机制。物理层可借 助检测和管理物理媒体故障实体进行监控（ 例如总线 短路或中断 ， 总线故障管理） 。Ｕ￡ 和 ＭＡ Ｃ两个 同等的协议实体通过交换帧或协议数据单元（ 卜 Ｐａｏ Ｐ 一 Ｔｔ 一
１ ０ ．４ Ｏ （ｏ ８ ３０ ３ ．３ ０ ４６ １ ２ ０ ）Ｏ ．０ １０
Ｃ Ｎ 总线 嵌 入 式 透 明 网关 的设 计 Ａ
唐安琼 ，刘胜永２ ， ３
（． １广西工学院 计算机工程 系 ， 广西 柳 州 ５５０ ；． ４０６２广西工学 院 工程训练 中心 ， 广西 柳 州 ５５０ ； ４０６
以太网与CAN总线间网关的设计与实现
摘要：研究了以太网和CAN总线间的互联技术。
通过分析以太网和CAN总线的网络模型，给出了实现以太网和CAN 总线互联的核心设备——Ethernet/CAN网关的模型结构，并在此模型的基础上给出了基于ARM7微处理器的网关硬件设计方案和软件流程。
关键词： CAN 以太网网关设计现场总线（Field Bus）在工业控制领域得到了广泛的应用。
而以太网(Ethernet)以其廉价和开放的特点成为最普及的局域网技术，它是构筑互联网的基础。
现场总线通信数据量小，可靠性高。
而以太网通信数据量大，速度快。
10M/100M的以太网目前已经非常成熟。
将以太网作为信息传递的主干网，连接现场总线和其他高级设备的新型网络结构是工业控制网络的发展趋势。
在这种新的工业控制网络中，以太网不仅是主干网，而且可与现场总线相互交换数据。
所以工业控制网络不仅可以深入到控制现场的各种设备，还可以借助互联网实现对现场设备的远程调试和故障诊断。
要将现场总线接入以太网，关键是设计以太网和现场总线间的网关，从而实现2个网络间的数据传输。
不同的现场总线，因其通信协议不同，需要设计不同的网关。
本文主要讨论目前在现场总线中应用较多的CAN(Control Area Network)总线和以太网间网关(Ethernet/CAN Gateway)的设计。
其网络结构如图1所示。
1 网关的模型Ethernet/CAN网关连接的是2个通信协议和结构完全不同的网络。
对于Ethernet/CAN网关来说，它的工作实际上是对信息重新封装以使它们能够被Ethernet或CAN网所读取。
为了完成这项任务，网关必须能运行在OSI模型的几个层次上。
下面先讨论OSI和Ethernet以及 CAN的网络模型。
OSI是国际标准化组织（International Standardization Organization，ISO)为实现开放系统互连而建立的模型，其目的是为异种计算机间的互连提供一个共同的基础和标准框架，并为保持相关标准的一致性和兼容性提供共同的参考。
CAN现场总线的嵌入式网关设计
关键词 ：Ａ 嵌入式 网关 ； Ｃ Ｎ； 现场 总线 中图分类号 ：Ｐ９ Ｔ３３ 文献标识 码 ： Ｂ 文章 编号 ：０２—１４ （０６ １ — ０ ７ ３ １０ ８１２０ ）１ ０ ２ —０
Ｄｅ ｉｎ ｏ ｓｇ ｆＥｍｂ ｄ ｅ ｔｗａ ｓ ｄ ｏ ｅ ｄ ｄ Ｇａ ｅ ｙ Ｂａ ｅ ｎ ＣＡＮ ｉｌ ｂ ｓ Ｆ ｅｄ ｕ
Ｈ ａ—ｉ ，Ａ ａｇＱ ＵＸ ｅｑ ｎ ， ｉ －ｎ Ｙ ｈｎ ｇ Ｂ Ｏ Ｆｎ ， Ｉ ｕ—ｉ ｇＭＡＱｎ ｌ ｇ ｎ ｏ ｇｉ
（ ｕ ｎ ｄｎ ｎｖｒ ｔ ｆ ｅｌ ｌ ， ｕ ｎ ｚｏ １００ Ｃ ｉａ Ｇ ａ ｇｏ ｇＵ ｉｅｓｙｏ ｃ ｏ Ｇ ａ ｇｈ ｕ５０ ９ ， ｈｎ ） ｉ Ｔ ｍｏ ｙ
１ 嵌入式现场 网关设计
嵌入式现场 网关是 以微控 制 器 ＭＣ ８ Ｃ ５ ６为核 心 的硬 ６Ｈ ０Ｘ１ 软件系统 ， 由 Ｍ ６ Ｈ ０Ｘ ６ 以太 网接 ｌ 、 Ａ 它 Ｃ８ Ｃ５ １、 ＝ Ｃ Ｎ现场 总线 网接 １ ＝ 口、 液晶键盘接 口、 Ａ Ｇ Ｌ控 制译码 电路等 组成 。单 片机小 系统
高速存储 器
． 一
由于工业 以太网是企业 Ｉｒ Ｎ 的骨干网 ， ＮＩ 盯 Ｒ＾ 因而 ， 为全分
散智能控制网络系统轻松实现远程控制 提供了可能 。 现场总线网络 与Ｔ业 以太 网的结 合使 工 厂的管 理 町 以深 入到控制现场 。在这 种新 的工 业控 制 网络 中以太 网不仅 是 主 干 网， 且可 以与现场 总线 相互 交换 数据 。要将 现场 总线 接入 而 以太 网， 关键是设 计 以太 网的现 场总线 和 以太 网问 的 网关 ， 从 而实现两个网络问的数据传播 。嵌 入式现 场 网关 连接 以太 网、 Ｃ Ｎ现场总线 网结构如 图 １ Ａ 所示 。
智能网关的设计与实现
智能网关的定义与功能
功能
数据处理：智能网关可以对数据进行采集、传输、存储和处理，实现设备间数据共 享和协同工作。
协议转换：智能网关支持多种通信协议，可以实现不同设备、不同网络之间的协议 转换和兼容性处能网关可以对连接的设备进行 管理，包括设备的注册、配置、 控制、诊断等操作，实现设备的 远程管理和智能化控制。
设备连接与控制
智能网关作为智能家居的中心，能够连接各种智能设备， 如智能灯泡、智能插座、智能传感器等，实现设备的远程 控制和自动化控制。
数据汇集与分析
智能网关可以收集各种智能设备的数据，进行统一处理和 分析，为用户提供智能化的家居体验，如基于数据分析的 智能推荐、智能家居安全监控等。
语音交互与智能助手
数据处理与分析
实现数据处理模块，对接 收到的数据进行清洗、分 析、存储等操作，提供数 据分析和挖掘的能力。
数据安全性
加强数据传输和存储的安 全性设计，采用加密技术 保护用户数据隐私。
应用程序接口(API)设计
API规划与设计
根据智能网关的功能需求，规划并设 计合理的API接口，提供给开发者使 用。
挑战
在物联网时代，智能网关面临数据安全、隐私保护、设备兼容性等多方面的挑战，需要不断技术创新和标准化建 设来应对。同时，随着物联网设备数量的不断增加，智能网关的处理能力和扩展性也将面临更大的考验。
THANKS
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性能测试方法与指标
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吞吐量测试
测量网关在不同负载下的数据 传输能力，以评估其处理性能
。
延迟测试
测量数据通过网关的传输延迟 ，以评估其响应速度。
并发连接测试
测试网关同时处理多个连接的 能力，验证其并发性能。
基于嵌入式网关和CAN总线的远程数据采集系统
件 和软 件 设 计 方 案 。该 系 统 使 用 Ｃ ＡＮ 总线 实 现 数 据 采 集 终 端 的 联 网 和 通 讯 ， 且 通 过 嵌 入 式 网关 实 现 Ｃ 并 ＡＮ
总 线 到 以太 局 域 网或 Ｉｔｒｅ 的连 接 。 ｎｅｎ ｔ 关 键 词 ： 据 采 集 ； 入 式 网关 ； ＡＮ 总 线 数 嵌 Ｃ 中 图分 类 号 ： ３ ７ ３ ＴＰ ５ ． 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６４ ４ （０ ７ ０—５—４ １０ —５ ０２ ０ ）６０ ６０
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ６ １１ ．
Ｄｅ ． ２ ０ ｃ ０ ７
基 于嵌 入式 网关和 Ｃ ＡＮ 总线 的远 程数 据采集 系统
丁 刚
（ 徽 建筑 工业 学 院计 算 机 工 程 系 ， 肥 ２ ０ ２ ） 安 合 ３ ０ ２ 集 系 统 的 特点 ， 提 出 一 种 基 于 嵌 入 式 网关 和 Ｃ 分 并 ＡＮ 总 线 的 远 程 数 据 采 集 系 统 的 硬
记录的过程 ， 即称 为 “ 据 采集 ” 相 应 的系 统 即为 数 ， 数据 采 集 系统 （ ａａＡｃｕｓ ｉ ｙｔ ｌ 。本文 Ｄ ｔ ｑ ｉｔ ｎＳ ｓ ｍ） ｊ ｉｏ ｅ ＿ １
而充分 利用现有 的网络资源 。
１ 系统 设 计
远程数据 采集 系统 中的数据 采 集终 端位 于采 集现 场 ， 且可 能有 很 多采 集 终端 分 散 在各 个 不 并
同的位置 ， 而计算 机系统在 中央控制室 或机房 等位
置， 它们 之 间距离 经常在几 十米 到几百米之 间 ， 有
时甚至达 到几 千 米 。因 此 ，连 接 导 线 少 、 靠 性 可
介绍 了数据 采集 技术 和通 信技 术 相结 合 的远 程数 据采集 系统 。利用 Ｃ ＡＮ总线在分 布式 控制方 面的 特点和数 据传输方 面的优势 ， 实现分 布式远程 数据 采集 ； 再使用 嵌入 式 网关实 现 Ｃ Ｎ Ａ 到 以太 局 域 网 或 Ｉｔｒｅ 的无 缝 连 接 ， ｎｅ ｔ ｎ 进一 步 提 高 传输 距 离 ， 从
基于ARM和Linux的嵌入式网关的设计与实现
然 后 再 将 ｃ ｅｔ 过 网 口下 载 到 Ａ Ｍ ｌｎ 通 ｉ Ｒ 开 发板 上 。 同时 在 服 务器 端 编 辑编 译 ｓｒ ｒ ｅｖ ｅ 程 序 ， 置好 双 方 的 ｉ地 址 之后 就 可 以执行 配 ｐ 应 用 程序 实 现开 发 板 和主 机之 间 的通讯 。实 验 证 明 ，我 们 可 以 在 服 务 器 端 接 收 到 来 自 ｚｇｅ 协 调点 的数 据 信息 。 ｉ ｅ Ｂ 测试 成 功后 我 们还 需 要将 客户 端应 用程 序 ｃ ｅｔ ｌｎ 添加 到 ｒ ｄｓ 件系 统 中 ， ｉ ａ ｉ ｍ ｋ文 然后 再 将 其 压缩 的 映像 文 件 ｒｍ ｉ ． 下 载烧 写 到 ａ ｄｓ ｇ ｋｚ 开 发板 的 ｆｓ 。 同时 ， 们还 需要 修 改 系 ｌ ｈ上 ａ 我 统 脚 本／ｔｒ． ｓ ｉ使 开发 板 能 够在 系 统启 ｅ ／ ｓ ｉｔ ｃｃｙｎ ， 动后 自动加 载无 线 网 卡驱 动 和客户 端应 用程 序 ｃ ｅｔ ｉ ｌ ｎ。 ５结 束 语 和 通用 计算 机 不 同 ，嵌 入 式 系统是 面 向 应 用 、产 品和 用 户的 。本 文 就是结 合实 际需 求， 以应 用 为基础 ， 细介 绍 了嵌入 式设 备一 详 网关 开 发设 计 和实 现 的整 体过 程 ，并在 实际 项 目中得 到 了检 验 ，希 望 能对 其他嵌 入 式系 统 产品 的开 发有 一 定的 借鉴 意义 。
（、 １ 中国海洋大学信 息科 学与技 术学院， 山东 青岛 ２ ６０ ２ 中国海洋大学海洋遥 感所 ， ６ １０ 、 山东 青岛 ２ ６ ０ ） ６ １０
摘 要 ： 文设 计 实现 了一款 基 于 Ａ Ｍ 和 Ｌ ｎ ｘ 本 Ｒ ｉｕ 的嵌 入 式 网 关 ， 开发 系统的软 硬 件 平 台及 开发 环境 的搭 建进 行 了介 绍 ， 对 特别是 对 Ｌｎ ｘ下的 串 口程序 开发 和 ｓｃ ｅ 网络编 程部 分进 行 了重 点分 析 。 ｉ ｕ ｏ ｋｔ 关 键词 ： Ｒ 嵌入 式 Ｌｎ ｘ 网 关 ； Ａ Ｍ； ｉ ； ｕ 交叉编 译 ； 串口 ； 网络 编程
基于嵌入式智能家庭网关系统的设计及实现的开题报告
基于嵌入式智能家庭网关系统的设计及实现的开题报告一、项目背景及目的随着物联网技术的发展，智能家居市场正变得越来越火热。
传统的家居设备正在逐步被具有智能化、自动化和互联互通特性的设备所取代。
然而，智能家居设备之间存在着不同的标准与通信协议，这导致了设备之间的通信问题，使用户难以搭建起一个完整的智能家居系统。
为了解决这一问题，设计一款嵌入式智能家庭网关系统就显得尤为重要。
本项目旨在开发一款基于嵌入式平台的智能家庭网关系统，通过系统的集成，可实现家庭内各种设备的智能联通，实现智能家居的自动化实现，提高人们对家庭生活的便利性、舒适性、安全性和智能性，提供更好、更便捷的家庭生活方式。
二、项目实施方案本项目的实施方案为：使用嵌入式计算机作为网关的核心，将各种智能家居设备通过网关进行连接，实现设备之间的通信和互联互通。
具体实现方案如下：1. 硬件选型与设计硬件选用嵌入式计算机作为系统的核心平台，采用微处理器和标准主板进行设计和搭建。
同时，结合多种通讯方式和传感器技术，以及适合各种智能家居设备的接口，实现设备的连接和通信。
2. 操作系统选择本系统选择基于Linux的操作系统，为嵌入式设备量身定制的系统，拥有较好的运行性能，可以针对具体的应用需求定制系统内核，并且支持多种文件系统，提供良好的开发环境。
3. 网络通信协议使用Zigbee等短距离无线通信协议和Wi-Fi、以太网等网络通信协议，将各类智能家居设备连接到网关设备，实现设备之间的互联互通和信息交互。
4. 控制算法开发在设计时，对嵌入式设备进行充分优化，对控制算法进行开发，保证系统稳定、高效地实现智能控制和操作。
三、预期成果本项目预期成果：1. 完成嵌入式智能家庭网关系统开发，实现各种智能家居设备的联通与互通。
2. 实现基于云端的智能控制，用户可通过手机APP实现智能生活的控制与管理。
3. 设计基于嵌入式平台的智能家居应用方案，为智能家居设备的设计和应用提供参考。
嵌入式网关设计及其在异构系统集成中的应用
案 一
Ｉ 客 端 ｃ ） Ｉ Ｉ 客 端Ｐ ） 户 （机 Ｐ 户 （机 ｃ Ｉ ｌ 览 Ｅ 器 浏 ｌ ｌ ｌ 览 Ｅ 器 浏
控 制／ 管
ｌ
１ ２１ ８０１ ９ ． ６ ． ． ＣＡＮ． ｈ ｒ ｅ Ｅｔ ｅ ｎ ｔ
工 太弼 业以
１ ２１ ８０２ ９ ．６ ．． ＲＳ． ３２ Ｅｔ ｒ ｔ ２ － ｈｅ ｎｅ
《 自动化仪表》 ３ 第 ２卷第 ６期
２ １ ６月 ０ １年
嵌 入 式 网关 设 计 及 其在 异 构 系 统集 成 中的 应 用
任
雯
以通 过 网络 浏 览 器 进 行 远 程 访 问 的服 务 器 。 同 时 ， 通
和在 系统工作时的用户按键复位 ； ④ ９芯 Ｒ 一３Ｃ串行接 口， Ｓ２２ 选用 Ｍ Ｘ ３Ｃ Ｅ芯片； Ａ ２２ Ｓ ⑤ 以太网接 口芯片选用 Ａ ８７６ Ｓ８９ 芯片， ／０ ｂ／ １ １ Ｍ ｉｓ ｏ ０ ｔ
嵌入 式 技 术 ， 实现 从 不 同 子 网 和 不 同 的 物 理 区域 对 接
入到 Ｉｔ ｎｔ ｎｅ ｅ 的设备 和异类子网进行监控 、 ｒ 诊断 、 测试 、 管理和维护等功能 ， 从而使接入到 Ｉｔ ｎｔ ｎ ｒｅ 的各种设备 ｅ 或其他类 型 的子 网具 有 远 程监 控 、 断 和管 理 的功 诊
图 １ 设 备 接 入 Ｉｔ ｎ ｔ 图 ｎ ｒｅ 框 ｅ
Ｆｉ １ Ｃｏ ｎ ｃｉｎ ｄ ａ ｒｍ ｆｅ ｕｐｍｅ ｔｔ ｎ ｅｎ ｔ ｇ． ｎ ｅ ｔｏ ｉｇ ａ ｏ ｑ ｉ ｎ ｏ Ｉ ｔｒ ｅ
逻辑“ ” １ 电平 对 应 ２～３ ３Ｖ， ． 逻辑 “ ” ０ 电平对 应 ０～ ０ ４Ｖ； Ｒ － ２ ． 而 Ｓ２ Ｃ标 准采用 负逻辑 方式 ， 辑“ ” ３ 逻 １ 电 平对应 一１ ～一 逻辑 “ ” ５ ３Ｖ， ０ 电平 对应 ＋ ３～＋ｌ 。 ５Ｖ 因此 ， 两者 之间要通信就需要 进行 电平 和逻辑关 系的
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综合上述存在的问题,当前海上交通管理中明显电子化、智能化不足,且亟需信息整合与协同管理,因此,建立海上智能交通指挥系统极具现实意义。
二、系统总体设计海上智能交通指挥系统以畅通海上运输、保障海上安全为主线,围绕海事内部管理人员、口岸单位、相关企业、社会公众以及行政相对人等的实际需求,实现数据的有效整合、船舶的实施监管以及智能分析、决策与预警。
海上智能交通指挥系统接入方式呈多样化,融合传统的Web接入方式,及适应于当前移动办公的Wap接入、短信接入、统一呼叫中心等[3]。
海上智能交通指挥系统旨在实现海事各类业务数据整合、电子海图系统展现、船舶动态监管、在泊船舶核查、数据记录、查询与统计、海上预警与应急等功能,系统实施是一个循序渐进的过程,将充分考虑到现有VTS、AIS等系统整合,在标准体系支持下,实现综合性智能指挥平台的展现。
CAN总线在船载卫通站的应用分析
CAN总线在船载卫通站的应用分析作者：魏春明，罗岩，谢磊来源：《中国新通信》 2018年第9期【摘要】某船载卫通站更新换代后，采用控制器局域网总线（CAN，Control Area Network）取代原先的RS422 串口通信，将天线伺服分系统各设备串联成一个整体，有效提升了通信速率和简化系统连接关系。
本文在深入分析CAN 总线通信协议特点的基础上，对现场应用进行抗干扰研究分析，并针对不足之处提出优化方案。
【主题词】船载卫通站串口通信 CAN 干扰引言：控制器局域网总线[1]（CAN，Control AreaNetwork）属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式或实时控制系统的串行通信网络。
新一代船载卫通站利用CAN总线智能节点在分布式控制系统中承上启下作用，通过传感器和执行机构所在的现场，一方面和天线控制单元（ACU,Antenna Control Unit）进行通信，以完成数据交换；另一方面又可根据天线控制系统的需要对天线伺服系统的驱动器、综合控制单元及天线传感器等多个设备进行控制和数据采集。
对比更新换代前通信方式，减少了通信量，有效提升通信速率和简化系统连接关系，提高了系统控制的实时性。
但是，船载卫通站环境恶劣，电磁干扰较为严重，如何保证CAN 总线通信的可靠性尤为重要。
一、CAN 总线CAN 总线是德国BOSCH 公司在上世纪80 年代专为汽车行业开发的一种串行通信总线，具有很高的实时性和抗电磁干扰能力，通信距离最大是10 公里（速率5Kbps），或最大通信速率1Mbps（通信距离为40 米），它可以将挂接在现场总线上作为网络节点的智能设备连接成网络系统，并进一步构成自动化系统，从而实现基本的控制、补偿、计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。
1.1 CAN 节点结构CAN 总线标准只规定了物理层和数据链路层，应用层需要由用户自定义。
不同CAN 节点完成的功能可能不同，但是都有相同的硬件和软件结构[2]。
基于VxWorks的CAN-Ethernet嵌入式网关的设计与实现
Ｃ ｍ ｕ ｒＥ ｇｎｅｉｇ ａｄ Ａ ｐｉ ｔ ｎ ｏ ｐ ￣ ｎ ｉ ｒ ｎ ｐ ｌ ａｉ ｓ计算机工程 与应用 ｅ ｎ ｃ ｏ
２ ０ ，３ ２ ） １７ ０ ７ ４ （９ ０
基于 Ｖ Ｗｏｋ 的 Ｃ Ｎ Ｅ ｈ ｒ ｅ ｘ ｒ ｓ Ａ — ｔｅｎ ｔ
摘
要－ ８综合分析现有 的现场 总线设备 到以太 网的通信 实现 方案后 ， 出了基于 高性 能 网络处理 器加 Ｃ Ｎ总线控制 器的网关 提 Ａ
的解 决方 案 。 重 点 阐述 了基 于 Ｖ Ｗｒｋ 嵌 入 式 实时操 作 系统 ， ｘ ｏｓ 实现 Ｃ Ｎ Ｅｈ ｒｅ 嵌 入 式 网关 的 关键 技 术 和 具 体 方 法 。 Ａ — ｔｅ ｔ ｎ
关键 词 ： 关 ； ｘ ｒｓ 以太 网 ； Ａ 网 Ｖ Ｗｏｋ ； Ｃ Ｎ总 线
文章编号 ：０ ２ ８ ３ （ ０ ７ ２ — １７ ０ 文献标识码 ： 中图分类号 ：Ｐ ９ １０ — ３ １２ ０ ）９ ００ — ３ Ａ 断增加 ， 煤矿发 展的速度加 快， 煤矿的安全 生产越 来越受到广 泛的关注 ， 对煤矿 生产中各 个生产与保 障环节的主要参 数进行各种各样 的监测与 控制是 煤矿安全生产 的重要保 障。 目前 我国煤矿使用 的监测监控 系统 多是 ９ ０年代开发的 ， 基本上都采用集散系统结构 ， 通信 一般采 用现 场总线 ， 通信速率低 ， 兼容性不强 。以太网具有应用广泛 、 成本低廉 、 通信速率 高 、 软硬 件资源丰富和 可持续发展潜 力大 的优 势。过程控制工业和 自动化工业 ， 从嵌入 式系统到现场总 线控制系统 ， 都认识到了以太 网和 Ｔ Ｐ Ｐ的重要性 。 ＣＢ 采用 以太 网＋ 现场 总线 的模式构建一种混合控制的网络 结构 ，已经成为
工业互联网网关管理系统的设计和实现
工业互联网网关管理系统的设计和实现
张晓辉;那蓉萃;李颜秀
【期刊名称】《电子技术与软件工程》
【年(卷),期】2022()17
【摘要】本文以工业互联网通用平台架构为基础,对如何设计并实现工业互联网网关管理系统进行论述。
信息化时代的到来,加快了计算机网络技术的发展和更新,网络中介设备和终端设备持续优化,使计算机网络系统管理朝着智能化方向迈进。
现阶段,以物联网通信为基础建立起来的工业互联网服务,其内容和外沿正向多维度扩展,应用范围也越来越广。
近年来由于制造业的发展迅速,工业互联网在物联网技术的基础上单独剥离出来,基于工业互联网网关设备及管理系统的相关研究也被提上日程。
【总页数】4页(P38-41)
【作者】张晓辉;那蓉萃;李颜秀
【作者单位】中冶赛迪重庆信息技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于LBS的智能网关管理系统的设计与实现
2.海上交通管理系统的嵌入式CAN 网关设计与实现
3.工业互联网环境下边缘计算网关软件设计与实现
4.基于微服务
架构的工业互联网边缘计算网关设计与实现5.核电工业互联网平台运维监控管理系统设计与实现
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一种嵌入式VPN网关系统的设计与实现
以分为两类 ： 控制层 面 任务 （ 如数据 包 的封装 、 安全 协商 、 密
钥交换等 ） 和数 据层 面 任务 （ 如数 据 加解 密 、 息认 证 计算 消 等） 。若控制层面任务和数据层 面任务 都采用 主处理 器来处
ｐ ｏ ｅ ｓｄ ｂ ｏ ｔｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ｓ ｅ ｌ ｈ ａａ ｐ ａ ｅｔ ｓ ｓ ｂ ｌ ｖ ｒｃ ｓ ｏ ｓ ｕ ｏ ｗ ｒ ． Ｂ ｅ ｎ ￥ Ｃ ５ ０ ｎ ｔ ｒ ｒｃ ｓ ｅ ｙ ｈ ｓ ｒ ｓｏ ，ａ ｗ ｌ ａ ｔｅ ｄ ｔ ｌ ｎ ａ ｋ ｙ ｓａ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒＷａ ｐ ｔ ｒ ａ ｄ ｃ ｓ ｆ ｓ ａ ｄ ｏ ３ ２ ｅｗｏ ｋ １ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒａ ｄ ￣ ｉ ｕ ｐ ｒｔ ｇ ｓ ｓｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｃ ＣＬ ｎ ｘ ｏ ｅ ａｉ ｙ ｔｍ，ｔ ｅ ｅ ｅ ｄ ｄ Ｉ Ｓ ｃ ＶＰ ｇ ｔｗ ｙ ｓ ｓ ｍ ａ ｌｏ ｉ ｌ ｍｅ ｔ ． ｎ ｈ ｍｂ ｄ ｅ Ｐ ｅ Ｎ ａｅ ａ ｙ ｔ ｗ ｓａ ｓ ｍｐ ｅ ｎ ｅ ｅ ｄ
维普资讯
第２ ７卷 第 ３期
２０ ０ ７年 ３月
文章编号 ：０ １— ０ １ ２０ ） ３— ５３—０ １０ ９ ８ （０ ７ ０ ０ ４ ３
一
计 算机 应 用
Ｃｏ ｕｔｒＡｐ ｌｃ ｔ ｎ ｍｐ ｅ ｐ ｉａ ｉ ｓ ｏ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ３ １２ ．
（ ｏｅｅｆ ｕ ｍ ｔｎ Ｎ ａ ｗｓｒ Ｐｌｅ ｎ ａ Ｕ ｉｒｔ ｉｎ ｈａｘ７０７，Ｃｉ ） Ｃｌｇ Ａ ｔ ａｉ ， ｏ ｈｅｅ ｏ ｔｈｉ ｌ ｎ ｅ ｉ，Ｘ＇ ａｎｉ １ ２ ｈ ａ ｌ ｏ ｏ ｏ ｔｎ ｙ ｃ ｃ ｖｓｙ ａ Ｓ ０ ｎ
嵌入式双冗余CAN—Ethernet网关的设计与实现
Ｈｕ ａ Ｊｉ ｎ ， Ｇｕ ｏ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇｕ ｏ
（ １ ． Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｎｄ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ，Ｃｈ ｉ ｎａ Ｓ ｈ ｉ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃｏ ．，ＬＴＤ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０１ ３５， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；
性。
１ 硬 件设 计
１ ． １ Ｃ Ｐ Ｕ 单 元
中央处理 器 （ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｔ ， Ｃ Ｐ Ｕ） 芯 片选 用 ＮＸ Ｐ公 司的 Ｌ Ｐ Ｃ ２ ３ ７ ８微 控制 器 ， 其功 能 强 大 、 成
本低 、 效 率高 ， 支持 １ ０ ／ １ ０ ０ Ｍ Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ， 提供 ２ 路 Ｃ ＡＮ ２ ． ０ Ｂ接 口、 多个 串行 接 口， 具 有 系统 编程 （ Ｉ ｎ — Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
ａ ｎ ｄ ＴＣＰ ／ Ｉ Ｐ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ ．Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｇ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ．
２ ．中海船 研 科技 股份 有 限公 司 民船 产 品事业 部 ， 上海 ２ ０ ０ １ ３ ５ ）
摘
要： 随 着 互 联 网技 术 与船 舶 自动 化 技 术 的 深 入 结 合 ， 为 了 使 船 舶 控 制 系 统 实 现 现 场 控 制 网 与 信 息 管 理 网 的 无
嵌入式无线综合网关的设计与实现
ｃ ／ ｓ／ｏ ａ ｄ ｕ ｒｌｃｌ
［ ｉｅ Ｚａｆ ｇ Ｄａ ｒ ｈｏ ｎ］ ｌ ｅ
Ｕｓｒ ａ ｅｎ ｍｅ＝ ｃｒ ａｄ
Ｐ ｓ ｒ ｓ ａ ｗｏ ｄ＝ ｃ ｒ ａｄ Ｐ ｏ ｅ： 社 ７ ７ ｈｎ ７ Ｉ ｉ Ｚ ｎｔ ｌ＝
ｔｒ ｚｆ ｏｔ ｙ ｒ ｅｔ ｒ ａ —ｘｖ ｒｏ Ｍ ｐｏ ｃ／ ｍ—ｔ ｌ． ｒｇ ／ ／ ｊ ａ ｏｓ ｔ ．ｚ ａ
维普资讯
２Ｏ 年第２ Ｏ７ 期
山 东 教 育 学 院 学 报
总第 １０ ２ 期
嵌 入 式 无 线综 合 网关 的 设计 与 实 现 ＊
赵 峰， 李春杰 ， 晓明 吴
（ 山东省计 算中心网络 重点实验室 ， 山东 济南 ２０ １ ） ５０４
Ｉｉ ＝Ａ Ｑ １ １ Ｏ ０＆ １ Ｉ ＋Ｆ Ｌ Ｓ ： ｎ ２ Ｔ ０Ｖ ＝ Ｃ ＆Ｙ Ｃ Ａ Ｓ ０ ｔ Ｅ Ｓ ２
Ｉｈ ｒｓ＝ Ｍｏ ｅ ｎ ｅｉ ｔ ｄ ｍ０
４设 置 环境 变量 ．
ｅ ｐ ｒ ＡＴ ＝ ￥Ｐ ＴＨ：ｕ ｄｌ ａ／ ｍａｂｎ ｘ ｏｔＰ Ｈ Ａ ／ ｓ ｏ ｌａ ／ ｉ ｃ
４ Ｌ Ｎ 用 ４ Ｌ Ｎ组 成一 个 有 线局 域 网。 个 Ａ ： 个 Ａ
入式 Ｉ ｅ ｅ 的广 泛应 用将使得 我们这个 世界变得 更 ｎ ｍｔ ｔ
加 自动化 、 智能化和人性化 ， 因此嵌入式无线综合网关 将具有十分广阔的市场应用前景 。现在市场上许 多公
ＣＭ Ｄ Ａ接 口： 用 Ｇ Ｉ 口扩 展 出来一 个 Ｕ Ｂ口， 利 ＰＯ Ｓ 连接 Ｃ Ｍ Ｄ Ａ无线上网卡 。 ＷＥ Ｎ接 口： Ａ 利用 Ｇ Ｉ 口扩 展一个 Ｕ Ｂ口， ＰＯ Ｓ 用于 连接无线 网卡 ， 实现软件 Ａ Ｐ的功能 ， 同 ４个 Ｌ Ｎ接 并 Ａ
内河船舶嵌入式网关系统设计
机 系 统 等 ８大类 ４０多 个 数 据 。货 物 状 态 信 息 包 ０ 括 ：货 物温 度 、湿度 、压力 、进 水等信 息 。如何 在 现有 内河船 舶上 实现上 述信 息 的集 成 、构建 船舶 信
息 网络是 内河智 能航运 面 临的亟需 解决 的 问题 。
化 与信息化 程度 低 、数据 多源 异构特 术的发展 ，迫切 需要 将 内河船 舶 下层 现 场 总线 的数据 与 以太 网进
行有效的信息交互。文章从 Ｃ Ｎ总线与以太网通信的特点 出发 ，设计 出一种用于 内河船舶嵌入 Ａ
式 网关 ，实现 Ｃ Ｎ总线与 以太 网之 间 的 无 障碍 数 据通 信 ，构成 船舶 运 行 与货 物 状 态信 息 网络 ， Ａ 为 内河船 岸信 息 交互提供 基础 平 台。
第２ ５卷
第 ４期
中 国 修 船
Ｃ Ｎ Ｓ Ｐ ＥＰ Ｒ ＨＩ Ａ ＨＩ Ｒ ＡＩ
Ｖ０１２ Ｎｏ ４ ．５ ． Ａｕ ． ０１ ｇ２ ２
２１ ０ ２年 ８月
内河船 舶 嵌入 式 网关 系统 设 计
齐英凯 ，何润添 ，初 秀 民 ，徐海潮
（． １ 武汉理 工 大学 交通 学院 ，湖 北 武汉 ４ ０ ６ ；２ 武汉理 工 大学 智能 交通 系统研 究 中心 ， ３０ ３ ． ４０６ ） ３０３ 湖 北 武汉
关键词 ：现 场 总 线 ；Ｃ Ｎ 总 线 ；以 太 网 ；转 换 系统 Ａ 中图分 类号 ：Ｕ ６ ． ２ 文献标志码 ：Ｃ 文章编号 ：１０ —８ ２ （ ０ ２ ０ ０ ４ ０ ６４ ８ ０ １ ３ ８ ２ １ ） ４— ０ ０— ３
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｗ ｉｈ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｔ ｈ ｐ ａ ｔｍａｉｎ ａ ｄ Ｅｔ ｅ ｎ ｔｔ ｃ ｎ ｌｇ ｓｒ ｃ ： ｔ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｓ ｉ ｕ ｏ ｔｏ ｎ ｈ ｒ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ， ｉ ｉ ｒ ｅ ｔｔ ｅ ｄ ｌｗ—ｅ — ｈｅ ｔ ｓｕ ｇ ｎ ｏ ｎ ｅ ｏ ｌｖ ｅ ｅｄ ｂ ｓ ｓ ｉ ａ ａ ａ ｄ ｔ ｅ ｕ ｅ ｈ ｒ ｔｅ ｆｃ ｉｅ ｉ ｆｒ ｔｏ ｏ ｃ ｍｍｕ ｉ ａｅ Ｃｏ ｉ ｅ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓ ｌｆ ｌ ｕ ｈ ｐ ｄ ｔ ｎ ｈ ｐｐ ｒ Ｅｔｅ ｎｅ ｆｅ ｔ ｎ ｏ ｍａｉ ｎ ｔ ｏ ｉ ｖ ｎｃ ｔ． ｎｓｄ ｒｎ ｈ ｈ ｒｃ ｅ ｉｔ ｃ ｏ ｆＣＡＮ ｕｓ ａ ｈ ｒ ｅ ｏ ｂ ｎｄ Ｅｔ ｅ ｎ ｔｃ ｍｍｕｎｃ ｔｏ ｉａｉ ｎ， ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄｅ ｉｎ ｄ， ｗｈｉｈ ｈ ｓ ａ ｃ ｍｍｏ ｎ ｏ ｍａ ｉｎ ｎ ｔ ｏ ｖ ｒｉｎ ｓ ｓｅ ｉ ｓｇ ｅ ｃ ａ ｏ ｎ ｉ ｆ ｒ ｔ ｅ— ｏ ｗｏ ｋ ｓ ｉ ｒ ｈ ｐ． Ｔ ｓ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ａ ｈ ｅ ｅ ｔ ｅ ｕ ｐ ｒＣＡＮ ｕｓａ ｄ Ｅｔ ｅ ｎ ｔｄ ｔ ｏ ｈｉ ｙ ｔｍ ａ ｃ ｉ ｖ ｈ ｐ ｅ ｂ ｎ ｈ ｒ ｅ ａａ ｃ ｍｍｕｎ ｃ ｔ ｎ ｔ ａ ｓｂ ｔ ｅ ｈ ａ ｒ— ｉａｉ ｈ ｔｉ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｂ ｒｉ ｏ ｅ ｏ ｆｒ ｈ ｐ ｅ ｎ ｇ ｍｅ ｆｔ ｅ ｕｎ ｅ ｌｉ ｇ ｄ ｔ ｎ ｈ ｎ ｏ ａｉｎ ｆｒ ｄ ｔ ｘ ｈ ｎ ｅ ｎ ｔ ｒ ｒｔ ｏ ｍ ｔ ｅ ｕ ｐ ｒｍａ ａ ｅ ｎｔｏ ｈ ｄ ｒｙ ｎ ａ ａ ａ ｄ ｔｅ ｉｆ ｒ ｔｏ ａａ ｅ ｃ ａ ｇ ｅｗｏｋ． ｍ ｏ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ｆｅ ｄ ｂ ； ＣＡＮ ｕ ｉ ｌ ｕｓ ｂ ｓ；Ｅｔ ｅｎｅ ； ｔａ ｆ ｒ ａ ｉｎ ｓ ｓｅ ｈ ｒ ｔ ｒ ｎｓｏ ｍ ｔｏ ｙ ｔ ｍ
嵌入式多协议网关的设计与实现
Ｏ 引言
自动化仪 表 、 备种 类 繁 多 ， 通 信 方式 各式 各 设 其 样 。在控制系统设计 和集成 时都会 面临 一个 问题 ， 即
优 采 番 薹 夸
（ 上海 师范 大学计 算机应 用技 术研 究所 ， 上海
功 锰
２０３ ） ０２４
摘
要 ：介绍 了一 种可供 二 次开发 的嵌 入式 多协 议 网关 （ 多协 议转换 器 ） 的设计 过程 。该 网关 在 物理 层 和数 据链 路层 实 现 了 Ｃ Ｎ总 Ａ
线 、Ｓ８ 、Ｓ３ Ｒ ４５ Ｒ ２２和 以太 网的通信 功 能 ， 在此 基础 上 可以快 速地 实现 以上几 种接 口的 高层协 议并 对其 进 行相 互转 换 。该 网关 （ 协议 转 换器 ）在工业 应 用现 场实 际运行 期 间工作 可靠稳 定 。 ， 关键 词 ：嵌入式 系统
ｌｎ ａ ｅ ｓ ｉｋ ｌｙ ｒ ．Ｏｎ ｔｉ ｓｓ ｉｈ ｒｌｙ ｒｐ ｔｃ ｌｏ ｅ ｅｉｔｒａ ｅ ｄ ｓ ｔｈｎ ｅｗｅ ｎ ｔｅ Ｃ ｅ ｒ ａｉｅ ａ ｉｌ ． ｓｂａｉ ，ｈｇ ｅ ａ ｅ ｒ ｏ ｏ ｆｔ ｓ ｎ ｅｆ ｃ ｓａ ｗｉ ｉｇ ｂ ｔ ｅ ｍ ａ ｂ ｅ ｚｄ ｒｐｄ ｙ ｈ ｏ ｈ ｎ ｃ ｈ ｎ ｌ
６５ ＬＢＣ ｌ ８４
采用不 同通信方式的设备之间如何进行数据交换 。解 决办法之一是选用或者 自行开发 专用 的网关 （ 协议 转 换器） 。但是 专用 网关 （ 协议转 换 器 ） 由于 重用性 差 ，
嵌入式Linux2_6内核的CAN驱动设计与实现
33962010,31(15)计算机工程与设计Computer Engineering and Design0引言在嵌入式领域中，Linux2.6内核除了提高其实时性能，系统地移植更加方便，同时添加了新的体系结构和处理类型，可以支持大容量内存模型、微控制器，同时，还自带了很多总线驱动程序，虽然Linux 并非一个真正的实时操作系统，但2.6内核的改进能够满足大部分的应用需求，所以Linux2.6内核将会在嵌入式系统领域中大展身手[1]。
CAN (controller area network )是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，CAN 协议的最大特点是数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，可定义211或219个不同的数据块，使得CAN 总线构成的网络节点的数据通信实时性更强，提高了系统的可靠性和灵活性[2]。
传统的嵌入式系统CAN 总线驱动设计是基于嵌入式Linux2.4内核，本文着重研究和实现了在嵌入式Linux2.6内核的S3C2410开发板上使用Linux2.6自带的SPI 驱动实现CAN 总线的开发，并详细分析了在嵌入式Linux2.6.24内核下加载和声明SPI 总线的具体步骤，CAN 总线驱动初始化和中断控制的设计方法，以及CAN 驱动加载步骤。
1系统硬件设计系统硬件设计主要由微处理器S3C2410、带SPI 接口的独立CAN 控制器MCP2510与高速CAN 收发器TJA1050等器件组成[3]。
1.1芯片介绍(1)S3C2410：S3C2410是一款为手持设备和一般类型应用提供的一款高性能、低功耗、低价格微处理器。
内部采用高级微控制总线(AMBA )体系结构，主频高达203MHz ，集成3通道UART ，4通道DMA ，2通道的SPI [4]。
(2)MCP2510：MCP2510完全支持CAN 总线V2.0A/B 技术规范，能够发送和接收标准和扩展报文，同时具备验收过滤以及报文管理功能。
海洋交通管理系统的智能化研究
海洋交通管理系统的智能化研究在当今全球化的时代，海洋交通在国际贸易、资源运输和人员往来等方面发挥着至关重要的作用。
随着海洋活动的日益频繁和复杂，传统的海洋交通管理系统面临着诸多挑战，智能化成为了海洋交通管理发展的必然趋势。
海洋交通管理系统的智能化，旨在利用先进的技术手段，实现对海洋交通的更高效、更安全和更环保的管理。
这不仅有助于提高海上运输的效率，降低运输成本，还能有效减少事故的发生，保护海洋环境。
首先，智能化的海洋交通管理系统需要具备强大的数据采集和处理能力。
通过卫星、雷达、AIS（船舶自动识别系统）等多种技术手段，实时获取船舶的位置、速度、航向等信息。
这些海量的数据需要经过快速而准确的处理，以提取出有价值的信息，为交通管理决策提供依据。
例如，利用大数据分析技术，可以预测船舶的航行轨迹，提前发现潜在的碰撞风险，并及时发出预警。
其次，智能化的导航和航线规划功能也是关键。
基于精确的海洋地理信息和实时的气象、海况数据，为船舶提供最优的航线规划。
这不仅可以缩短航行时间，降低燃料消耗，还能避开恶劣的海况和危险区域，提高航行的安全性。
同时，智能化的导航系统还能够根据船舶的类型、载货情况等因素，进行个性化的航线推荐。
在通信方面，智能化的海洋交通管理系统需要建立高效、稳定的通信网络。
除了传统的无线电通信，卫星通信技术的发展使得船舶与岸上管理部门之间能够实现更快速、更清晰的信息传输。
此外，随着 5G 技术的逐渐普及，未来有望在海洋交通领域实现更广泛的应用，进一步提升通信的质量和效率。
智能交通管理系统还应具备自动识别和应对异常情况的能力。
例如，能够自动识别船舶的违规行为，如超速、偏离航线等，并及时发出警告。
对于突发的恶劣天气、海难事故等紧急情况，系统能够迅速启动应急预案，协调各方力量进行救援和处置。
为了实现海洋交通管理系统的智能化，相关技术的研发和应用至关重要。
人工智能技术在图像识别、数据分析等方面的优势，可以帮助系统更准确地识别船舶和目标，提高监测的精度。
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海上交通管理系统的嵌入式CAN网关设计与实现魏王懂(绍兴职业技术学院，浙江绍兴 312000)摘要: 我国是一个海洋运输强国，并且东海和南海是亚洲乃至全球最为繁忙的海域之一。
由于船舶的吨位越来越大，海洋运输的船舶也越来越多，因而船舶之间碰撞的概率也在逐年升高，因而构建海上交通管理系统具有非常重要的意义。
本文提出一种基于嵌入式技术、因特网、CAN总线技术的网关设计方案，设计了网关的整体结构，并对嵌入式网关的硬件进行了详细设计。
本文设计的系统可以实现2种不同网络（CAN总线和因特网）之间的数据传输和交换，系统实时性好，可以有效提升海上交通管理的效率。
关键词：海上交通管理系统；船舶；ARM11；嵌入式系统；网关中图分类号：U664 文献标识码：A文章编号： 1672 – 7649(2018)6A – 0043 – 03 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2018.6A.015Maritime traffic management system design and implementation of embedded CAN gatewayWEI Wang-dong(Shaoxing Vocational and Technical College, Shaoxing 312000, China)Abstract: China is a maritime transport power, and the east China sea and the south China sea are one of the busiest sea areas in Asia and even the world. Due to the tonnage of the ship is more and more big, the sea transport ship more and more, and therefore the probability of ship collision between also on the rise year by year, and thus build a maritime traffic manage-ment system has very important significance. This paper puts forward a kind of based on embedded technology, the Internet, CAN bus technology gateway design scheme, design the overall structure of the gateway, and the hardware of embedded gateway has carried on the detailed design. The system designed in this paper CAN realize the data transmission and ex-change between two different networks (CAN bus and Internet), and the system's real-time performance CAN effectively im-prove the efficiency of Marine traffic management.Key words: marine traffic management system；the ship；ARM11；embedded system；the gateway0 引 言我国不仅海岸线长，而且很多海域是东南亚地区最为繁忙的海域。
经过统计可以发现，在2016年和2017年我国南海是船舶损失的重灾区。
海洋不同于陆地交通，虽然地域宽广但是仍然需要遵守一定的交通规则才能最大限度的避免海上交通事故。
未来我国的目标是成为一个海洋强国，建设海洋强国就需要建立完善的海上交通管理系统，保障东海南海这样繁忙海域的船舶航行安全。
国际上在几十年前就已经有了《国际海上避碰规则公约》，在这个公约中已经规定了各类船舶避碰的规则，但是由于现代船舶的吨位越来越大，因而当2艘船舶以一定航速在海洋上航行时，2艘船的惯性会很大，因而依靠传统的瞭望、值班等方法已经不足以解决现在船舶避碰的问题，同时通过对讲机等通信手段也无法保证海事部门对繁忙海域船舶的监管。
虽然很多时候船舶都被要求安装自动识别系统，但是一旦船员故意关闭，那么海事部门将无法进行有效监管[1 – 2]。
为了合理解决对繁忙海域各类船舶的监控和管理问题，本文提出一种基于嵌入式和CAN总线技术的网关设计方案，通过CAN总线技术和因特网络与海事部门进行通信，获取各类船舶的位置、航速等信息。
第40 卷第 6A 期舰船科学技术Vol. 40, No. 6A 2018 年 6 月SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY Jun. , 2018收稿日期: 2018 – 04 – 11作者简介: 魏王懂(1977 – )，男，硕士，讲师，主要从事嵌入式系统开发及汽车电子技术。
1 嵌入式网关技术1.1 嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统是目前应用最为广泛的技术之一。
嵌入式实时操作系统能够对外界的事件和数据进行迅速反应，最为常见的实时操作系统包括Vx-Works，uClinux，eCos，uC/OS-Ⅱ，RTXC等，其中，VxWorks，uClinux应用的最多[3]。
嵌入式实时操作系统的关键是能够对多任务进行调度管理，在外部多个事件同时发生时能够根据事件的优先级别进行响应。
在多任务体系中如果一个事件的优先级别越高，那么它的响应速度就越快，这在海上交通管理系统中尤为重要。
如果某一艘船舶发生事故，就需要向海事部门发送很多数据和信息，这些信息发送的优先级别就需要进行设置。
嵌入式实时操作系统遵循多任务调度机制，由于嵌入式系统的资源相对有限，因而当多个任务需要执行时实际上就是对系统资源的占用。
一般的原则是优先级别高的任务优先处理，级别相同的情况下不同任务不能长时间占用CPU，采用时间片轮转制度，按时间片执行不同任务。
同时在操作系统中会实时更新所有任务的状态，并且根据队列中的任务状态将任务迁出或者变更。
图1所示为任务状态的转换图。
1.2 CAN总线以及TCP/IP技术在海上交通管理系统的嵌入式网关设计中，CAN 总线技术和TCP/IP技术同样重要。
CAN总线技术主要应用于工业现场，主要完成局域网内的设备控制等，并且具有成本低、可靠性高、实时性好、开发难度低等特点。
CAN公司最早由BOSCH公司提出，由于GPS位置信息、雷达信息、航速、航向等数据信息量小，因而非常适合使用CAN总线技术，并且可以很好地解决船舶各个设备处于不同位置所造成的通信不便。
并且随着海上交通系统的更新，对船舶各类信息采集的范围也将越来越大，如船舶主机工作情况、船舶电站工作情况等，这些都将导致所需要采集的节点会越来越多。
随着节点数量的增多有可能会导致由于个别节点的锁死而造成整个总线工作不正常的情况，但是CAN总线通过关闭错误节点的输出功能来保证总线能够持续工作。
CAN总线发送的数据以8个字节为1组，因而数据量非常小，实时性非常高，结合因特网络可以在延时很低的情况下将船舶的实时数据发送到海事管理部门，同时通过因特网络海事部门也可以非常方便的对船舶进行调度和管理。
同时在节点数据正确性上采用了CRC校验，保证数据的准确性。
由于船舶在海洋上航行时无法进行有线传输，因而必须使用因特网络实现各类船舶和管理部门之间的数据交换[4 – 5]。
TCP/IP协议是目前使用的最多的网络协议，是因特网所使用的最基本协议，它由传输层的TCP协议和网络层的IP协议组成。
TCP/IP协议不依赖于特定的硬件设施，并且所有的地址都将进行统一分配，并且设备的地址具有唯一性。
TCP/IP协议一般都包括应用层、传输层、互联网层以及网络访问层。
2 海上交通管理系统嵌入式网关设计2.1 整体设计图2所示为海上交通管理系统嵌入式网关的整体结构图。
由图2可以看出，网关的主要作用在于将CAN总线上节点采集的信息转换为因特网的数据帧，并且发送到海上交通管理中心，同时，海上交通管理中心也可以通过因特网将数据发送到网关，网关将这些数据发送到CAN总线上。
CAN总线上会有很多的CAN节点，图2中所示的节点数量可以调整，实际使用中可以根据需求来设置不同的节点数量，以保证能够满足海上交通管理系统的需求。
CAN总线最多可以同时有256个节点，因而能够满足实际使用需求。
CAN节点可以采集当前船舶的航速、航向、GPS 位置信息、雷达信息、船舶电机转速、各类阀门状态、船舶电站电压、电流、负载等情况，通过嵌入式网关实现了2种不同网络之间的数据转换和传输，并且大幅度提升了海上交通管理的效率以及实时性。
图 1 任务状态转换Fig. 1 Task state transition图 2 嵌入式网关整体结构Fig. 2 Embedded gateway overall structure· 44 ·舰船科学技术第 40 卷2.2 详细设计嵌入式CAN网关使用最新的ARM11芯片为核心，图3所示为ARM11内部结构图。
ARM11是最新的RISC处理器，能够搭载各类实时操作系统，能够提供350~500 MHz时钟的内核，并且功耗非常低，相比于ARM9而言，ARM11处理任务的速度更快，采用8级流水线作业，同时也更加稳定。
图4所示为以ARM11为核心设计的嵌入式网关硬件结构图。
整个网关包括了时钟电路、电源电路、串口电路、因特网模块、CAN总线模块等。
时钟电路和电源电路都是系统所必须的，为系统提供时钟和电源。
串口电路为系统在设计和调试时发送控制命令。
嵌入式网关设计的终点是CAN总线模块和因特网模块。
因特网控制模块使用DM9000AEP芯片，该芯片为10/100 M自适应快速因特网控制器，并且封装体积小，输出的I/O能够兼容DC3.3和DC5V电压，因而在设计上可以很好的和ARM1176J结合起来。
在本系统设计中为了保护因特网控制芯片能够持续稳定工作，将输入、输出信号都使用光耦隔离器进行隔离，以保证外部输入信号不会对芯片造成干扰和冲击。
CAN总线模块使用TJA1050CAN总线高速收发器，TJA1050符合ISO11898标准，并且它的电磁兼容性比PCA82C50更好，这也是本系统选择TJA1050作为嵌入式CAN网关控制器的原因之一。