2．1 主控制器的選擇
實現數據的高效率、高質量的存儲轉發是網關的重要目標，而主控制器是網關的核心器件，它的性能好壞直接決定了網關的效率高低。主控器對接收到的數據進行緩存，因此主控制器需要有較高的存儲容量。主控器還要對它所接收與轉發的數據進行協議轉換等數據處理，因此還要有較強的運算能力。
本設計選用了Atml公司的AT91SAM7A3作為網關的核心控制器。這是一顆基于ARM7TDMI內核的32位RISC處理器，具有執行速度快、效率高的特點，能夠滿足網關的數據處理要求。該芯片內置32 KB的SRAM和256 KB的高速Flash存儲器，存儲能力強，能夠滿足網關對數據存儲的要求。另外，該芯片內部集成有2個功能強大的CAN2．OB的控制器，可以處理所有類型的幀結構(數據幀、遠程幀、錯誤幀及過載幀)，每個控制器有16個獨立的緩存區(mailbox)，十分有利于實現網關高速、大容量的數據處理。集成的 CAN控制器還能夠減少器件數目和PCB布線數量，有利于提高系統的抗干擾性能。
2. 2 CAN節點設計
常用的CAN節點電路如圖3所示，它主要由MCU、CAN控制器及CAN收發器組成。為了增強電路的抗干擾性，還需要在控制器與收發器之間增加一個隔離電路。

本網關中的CAN節點共有2個：高速CAN節點和低速CAN節點。由于在汽車中電磁干擾現象非常嚴重，僅靠單個的CAN收發器難以滿足通信品質的要求，需要加上適當的隔離電路以提高電路的抗干擾性。
2個節點的MCU的功能由主控制芯片AT91SAM7A3實現，且AT91SAM7A3中集成了兩個高性能的CAN控制器，可以分別作為高低速CAN節點的控制器。
常用的隔離電路采用高速光耦6N137實現CAN節點之間的信號隔離，并且采用電源隔離模塊實現高速光耦的兩個電源的隔離。但是這種設計無疑增加了PCB的走線，使電路的沒計變得復雜，同時隔離電路的隔離效果也受到影響。
本設計采用廣州致遠電子有限公司生產的CTM系列的CTM1050和CTM1054，分別作為高低速CAN收發器。CTM系列的CAN收發器集成了CAN 收發器以及必需的隔離，即在一塊芯片上實現了隔離電路和CAN收發器的功能。這樣就不必單獨設計隔離電路，提高了集成度，使得抗干擾性得到增強。
高速CAN收發器CTM1050，最高速率可達1 Mb／s，完全符合ISO11898-2標準的高速CAN通信，用它作為高速CAN網絡接口的收發器(電路連接方法見圖2)。容錯CAN收發器 CTM1054，最高通信速率可達125 kb／s，完全符合ISO11898-3標準，用它作為低速CAN網絡接口的收發器(電路連接方法見圖2)。需要注意的是，在CTM1054的連接中，有 2個電阻R1和R2的阻值要根據低速CAN網絡中節點的個數來確定。具體值的算法見CTM1054使用手冊。
2．3 LIN接口設計
LIN總線是一主多從的總線連接方式，節點有主從之分。在本設計中，將LIN節點設計為主節點。LIN是一個基于單線串行的通信協議，對于硬件的要求比較簡單。通常一個有SCI/UART接口的單片機和一個LIN收發器就可組成LIN節點。本設計利用AT91SAM7A3的UART口和LIN收發器 TJA1020組成一個LIN主節點。
TJA1020使用的波特率可從2．4～20 kb／s，有較好的保護功能：總線終端和電池引腳可防止汽車環境下的瞬變、總線終端對電池和地的短路保護以及過熱保護等，可以作為汽車通信中的LIN通信接口(具體電路連接見圖2)。

3 網關軟件設計
網關的軟件系統主要包括主監控程序、數據的發送、數據的接收、數據的處理(包括協議轉換和緩沖區內數據的讀寫處理)等幾部分。
3．1 主監控程序
如圖4所示，在主控制器AT91SAM7A3中劃出4塊緩沖區BUF1～BUF4，每一塊緩沖區中的數據都有明確而且唯一的來源和目的地。主監控程序主要通過循環依次查詢BUF1～BUF4中的存儲情況，來決定是否發送數據以及將數據發送給誰。

當高速CAN網絡上有數據需要接收的時候，通過高速CAN模塊接收數據，對接收到的數據進行處理后，將其存到緩沖區BUF1中，再由低速CAN模塊將其發送到低速CAN網絡上；當LIN網絡上有數據需要接收時，通過LIN總線模塊接收數據，對接收到的數據進行數據格式轉換(LIN格式的報文幀轉換為CAN 格式的報文幀)，再將其存入到緩沖區BUF4中，并由低速CAN模塊將其發送到低速CAN網絡上；當低速CAN網絡上有數據需要接收時，先接收數據，然后判斷數據是發送到高速CAN總線，還是發送到LIN總線，根據判斷結果對數據進行處理，存入相應的緩沖區(如數據是發往高速CAN總線，則存入BUF2，否則存入BUF3)。
3．2 數據的發送
數據的發送由發送子程序完成，網關中主要有3個發送子程序，分別對應兩路CAN控制器以及一路 LIN發送器。高速CAN的發送子程序負責發送BUF1中的數據，LIN的發送子程序負責發送BUF3中的數據，低速CAN的發送子程序負責發送BUF2 和BUF4中的數據。數據的發送采用查詢總線狀態的發送方式：查詢總線的忙閑情況，如果總線忙，則退出發送子程序，進行其他的工作；如果總線空閑，則發送數據。發送完1幀數據后，再檢查與之相應的緩沖區的狀態。如果為空，則退出發送子程序；如果非空，則再檢查總線的忙閑狀態。如果忙，則退出發送子程序；如果空閑，則發送數據。然后再開始新一輪的數據查詢發送過程。圖5為高速CAN向低速CAN發送的流程，其他的發送子程序過程與此類似。