网关是一种网络互联设备。嵌入式CAN—以太网网关是指完成CAN总线到以太网的异型网络互联的嵌入式设备。 论文首先结合本项目的应用背景煤矿来具体分析研究嵌入式CAN—以太网网关的必要性以及系统需求。网关的性能要求是和应用类型相关的,不同应用关注的侧重点以及其指标也不一样。一般的,CAN网关对实时性、可靠性、高效性有较高要求。此外,作为CAN网关,由于CAN协议本身没有对应用层作出规定,在实际应用中存在各种互不兼容的应用层协议,所以CAN网关还要具有开放性和通用性。针对CAN网关的特点与应用系统需求,本文在对网关研发现状和目前嵌入式设备的发展趋势进行深入调查分析的基础上,最终确定采用基于隧道技术的嵌入式网关构建方案。论文根据安徽省“十五”二期科技攻关项目“矿井安全生产数字化控制平台”的特点,充分分析、论证了网关构建各种方案的优势和缺点,在经过反复比较、选择之后确定了本课题的网关设计方案。根据设计方案确定采用适于作CAN网关的ARM7TDMI核的LPC2194作为MCU,并根据LPC2194的特点完成了系统所需的各外围芯片选型。之后,完成了系统的硬件系统的设计和制作。在本系统硬件环境中将嵌入式μC/OS_Ⅱ操作系统进行了成功移植,并为各主要外围芯片设计了驱动程序,建立起了系统的软件平台。在完成系统设计的同时,本文还根据本课题的设计和开发经验,给出了此类嵌入式系统设计的一般方法和原则。最后,在对以太网帧和CAN帧的结构进行分析的基础上,在不改变操作系统、网络协议和不增加硬件成本的前提下,提出一种Submerge Frame方法对网关进行优化。通过对改变后的帧格式和服务时间的分析,证明Submerge Frame方法可以提高网络利用效率,增强系统稳定性。 论文主要从嵌入式系统应用与实践的角度出发,以ARM处理器LPC2194为基础,研究讨论了嵌入式系统基本理论以其开发与应用方法。论文做到了理论性和实用性相结合。