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来源：虹科技术丨跨越距离障碍：PCAN系列网关在远程CAN网络通信的应用潜力
原文链接：虹科技术 | 跨越距离障碍：PCAN系列网关在远程CAN网络通信的应用潜力
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导读
在智能化技术的迅猛发展浪潮中，远程控制与数据传输的高效性变得至关重要，它们已成为现代自动化和物联网领域的关键驱动力。虹科PCAN-Ethernet Gateway系列网关突破了传统CAN网络的物理限制，实现了远距离通信。本文将探讨这一系列网关设备如何通过将CAN信号转换为以太网信号，为工业自动化、智能交通等领域带来创新解决方案，带您深入虹科PCAN-Ethernet Gateway系列网关的关键特性、配置方法以及在远程CAN网络通信中的应用潜力。
虹科PCAN-Ethernet Gateway系列网关
01 技术背景
随着科技的进步和智能化趋势的加速，尤其是在汽车行业和物联网领域，远程控制和数据传输的需求日益增长。CAN（Controller Area Network）作为一种广泛应用于现场总线通信的技术，因其高效性、可靠性及抗干扰性强等特点，广泛应用于工业自动化、汽车电子等多个行业。然而，传统的CAN网络受限于物理距离，难以实现在大规模地理分布下的通信。因此，如何克服这一局限，实现CAN网络的远距离连接和通信成为了亟待解决的问题。
虹科PCAN-Ethernet Gateway系列网关（点击了解更多）应运而生，作为一款创新的设备，它巧妙地解决了CAN网络的远距离通信问题。通过将CAN信号转换为以太网信号，该系列网关使得CAN网络能够跨越物理距离的限制，实现数据的有效传输。无论是智能汽车的远程诊断，还是工业生产线的远程监控，这款网关都展现出了强大的适用性和实用性，有力推动了CAN技术在现代信息化环境中的广泛应用。
02 网关功能与接口
在虹科PCAN-Ethernet Gateway系列网关设备中，每一款产品都以其独特的功能和设计满足不同的网络通信需求。为了深入理解这些设备如何实现CAN网络与IP网络的无缝连接，以虹科PCAN-Ethernet Gateway FD DR为例，它不仅代表了系列中的高端性能，也集成了多项先进技术，为用户提供了卓越的远程通信解决方案。
虹科PCAN-Ethernet Gateway FD DR
虹科PCAN-Ethernet Gateway FD DR提供了1个符合IEEE 802.3标准的LAN接口和2个高速CAN接口，允许用户通过 IP 网络连接访问经典CAN或CAN FD总线。CAN（FD）帧被包装在TCP或UDP报文数据包中，然后通过IP网络从一个设备转发到另一个设备，从而实现远距离的CAN网络连接与报文传输。该设备采用 DIN 导轨外壳，并支持扩展的温度范围。
CAN接口特性
■ 两个高速CAN通道（ISO 11898-2），符合 CAN 规范 2.0 A/B 和 FD
■ 数据字段的CAN FD比特率（最大64字节）从20 kbit/s到10 Mbit/s
■ CAN比特率从20 kbit/s到1 Mbit/s
■ CAN 通道之间、CAN通道与电源之间的电隔离电压最高可达 500 V
LAN接口特性
■ 使用 TCP 或 UDP 进行数据传输
■ 10/100 Mbit/s 比特率
■ 带 LED 状态指示灯的 RJ-45 连接器
03 IP帧中传输的CAN/CAN FD数据结构
在实际操作环境中，CAN报文在IP数据包中的传输依赖于其特有的格式，该格式会因报文类别和是否采用CRC校验功能而产生变化。以下是IP数据包中封装的CAN报文关键差异点：
✦数据帧结构
CAN标准与CAN Flexible Data Rate （FD）之间的区分，以及是否启用了CRC功能，会导致Message Type标识符的结构有所不同。
✦数据长度限制
由于CAN和CAN FD报文能够承载的数据量存在差异，因此在IP数据包中定义的Data Length Indicator （DLC）可能有所不同，这将影响到实际传输的CAN Data的长度。
✦CRC附带情况
当CAN/CAN FD帧在网络中传输时，如果配置了CRC32校验，那么在IP数据包的CAN Data字段之后，将会额外添加一个4字节的CRC校验值。
✦IP帧的整体尺寸
IP数据包的总长度直接受到实际传输的CAN Data长度和是否包含CRC校验值的影响。因此，在具体的应用场景中，需要灵活调整IP数据包的大小以适应这些因素。
04 网关配置
虹科PCAN-Gateway系列网关设备的配置，通过一个用户友好的Web界面完成。为此，设备必须通过LAN或WLAN连接到PC端，具体取决于使用的型号。可以使用通用浏览器打开 Web 界面。成功登录后，可以访问所有信息以及设备设置、通信接口、消息转发和过滤器的配置。用户可以根据实际应用需要，自定义消息转发路由、传输协议类别、单向或双向传输等。
05 应用场景
虹科PCAN-Ethernet Gateway FD DR的多功能性使其在多种场景下都能发挥关键作用。以下是两种典型应用，此外，本节将通过实际应用案例进一步阐释虹科PCAN-Ethernet Gateway系列网关在特定环境下的应用优势。
1、两个CAN网络远距离通信
如图，CAN网络A与B之间的报文流量通过 LAN 网络转发，此时可以在两个网络之间安装两个虹科PCAN-Ethernet Gateway FD DR网关，并为每个网关创建发送和接收路由，即可以将两个地理位置分散的CAN网络通过LAN桥接，实现数据交互。
2、PC远程访问CAN网络
如图，PC可以通过标准套接字接口与虹科PCAN-Ethernet Gateway网关LAN口建立连接，从而直接访问远程CAN网络，便于进行实时监控、故障诊断和远程控制。
应用案例：连接车载娱乐系统
车载娱乐和信息娱乐系统对于高带宽和实时性的要求较高。将CAN数据转换为车载以太网可支持更多娱乐和信息服务的传输，提高用户体验。通过虹科Technica和PEAK产品组合，CAN帧被打包在TCP或UDP报文中，并且设备满足车规级，可用于车内。支持扩展温度范围，同样适用于工业环境。
结语
虹科PCAN-Ethernet Gateway系列网关以其卓越的性能、丰富的功能和便捷的配置，成为智能交通、工业自动化等领域中，构建分布式CAN网络的理想解决方案。无论是在车载电子、工厂自动化还是智能家居中，都能发挥出关键作用，推动了信息技术与传统硬件的深度融合。更多相关信息，欢迎咨询虹科工作人员。
作者简介：万彬，虹科智能互联高级技术工程师，6年工业以太网技术经验，4年项目定制开发经验。