[发明专利]Ethernet-CAN协议转换器

权利要求书

1.一种Ethernet-CAN协议转换器，由微控制器（1）、外围电路（2）、CAN模块（3）和Ethernet模块（4）组成，所述微控制器（1）分别与外围电路（2）、CAN模块（3）和Ethernet模块（4）相连，其特征在于：所述CAN模块（3）由CAN收发器和CAN接口组成，所述Ethernet模块（4）由以太网PHY收发器和集成网络隔离变压器的RJ45插座组成，所述Ethernet-CAN协议转换器能够实现从CAN协议数据到Ethernet帧的转换，和从Ethernet帧到CAN协议数据的转换。

2.根据权利要求1所述的Ethernet-CAN协议转换器，其特征在于：所述的Ethernet-CAN协议转换器嵌入了TCP/IP协议栈，来实现TCP、IP、ARP、ICMP协议。

3.根据权利要求2所述的Ethernet-CAN协议转换器，其特征在于：在其应用层使用自定义协议，所述自定义协议的数据格式包括：代表数据流向Flag字段，代表CAN节点ID的CAN_ID字段和代表数据的CAN_DATA字段。

4.根据权利要求2所述的Ethernet-CAN协议转换器，其特征在于：在TCP协议中使用Nagle算法，工作流程为：TCP发送端接收应用层产生的数据，如果此时满足两个条件：接收到上个数据包的确认或者TCP数据长度已达到最大报文段长度(MSS)，立即发送TCP数据；否则将TCP接收到的数据组块，直至触发上述两个条件。

5.根据权利要求4所述的Ethernet-CAN协议转换器，其特征在于：根据数据信号对实时性要求和数据类型不同，将数据信号分为高、中、低三个优先级。

6.根据权利要求5所述的Ethernet-CAN协议转换器，其特征在于：对于应用层数据采取优先级处理机制，工作流程为：对高优先级数据采取填充缓冲区的处理方式，即如果TCP接收到应用层产生的高优先级数据，立即将该数据填充到最大报文段长度，触发Nagle算法的发送数据条件，立即发送数据而不必等待确认的到来；对中优先级数据采取提高采样频率的处理方式，即提高该类数据采样频率，使得其在200ms内产生一个等于MSS的报文，从而打破“死锁”机制；对于低优先级数据信号，即能容忍200ms传输时延的信号，不做处理。

7.根据权利要求1所述的Ethernet-CAN协议转换器，其特征在于：所述从CAN协议数据到Ethernet帧的转换过程为：

①启动CAN模块（3）接收数据；

②如果接收到数据，保存到应用层缓冲区；如果未接收到数据，返回步骤①；

③对应用层缓冲区中的数据采取优先级机制处理；

④如果此时满足Nagle算法发送数据条件，对应用层缓冲区数据进行TCP/IP封包并立即发送，返回步骤①；如果此时不满足Nagle算法发送数据条件，返回步骤①。

8.根据权利要求1所述的Ethernet-CAN协议转换器，其特征在于：所述从CAN协议数据到Ethernet帧的转换过程为：

①启动Ethernet模块（4）接收数据；

②如果Ethernet模块（4）接收缓冲区有数据，判断网络层协议类型；如果Ethernet模块（4）接收缓冲区没有数据，返回步骤①；

③如果步骤②中网络层协议类型为ARP协议，处理ARP报文，返回步骤①；如果步骤②中网络层协议类型为IP协议，处理IP报文；

④判断步骤③中IP报文所承载的上层协议类型，如果为ICMP协议，处理ICMP报文，返回步骤①；如果为TCP协议，处理TCP报文，返回步骤①；

⑤如果步骤④中TCP报文携带有CAN数据，发送CAN数据，返回步骤①；否则直接返回步骤①。