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基于Cortex-M3的网络化数据采集器的研究与实现

作　者: 绳庆朋
导　师: 邱书波
学　校:
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 网络化数据采集 μC/OSII 智能网关
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

本文对网络化数据采集器进行了研究，包括数据采集和智能网关两个方面的内容。该网络化数据采集器是基于Cortex-M3内核进行开发的，嵌入了实时多任务操作系统μC/OSII和图形支持软件μC/GUI，实现了智能网关和便携式数据采集器的融合。当作为智能网关使用时，能够实现Modbus总线协议、CAN总线协议以及以太网协议之间的相互转换，并且能够实现在确定一种输入总线协议的前提下，其他两种总线协议能够同时输出的功能；当作为便携式数据采集器使用时，能够通过红外无线通信实时的采集工业现场数据并将数据保存在存储设备内，实时数据可以通过文本或者曲线显示。该网络化数据采集器实现了同一个工业现场多种现场总线协议共存，通过功能的选择可以方便快捷的在智能网关和便携式数据采集器之间切换。该网络化数据采集器的主要特征是：1.作为智能网关使用，能够将三种协议相互转换，实现一种输入协议转换为一种输出协议，或者一种输入协议同时转换为两种输出协议，以达到用途广泛的目的；2.作为便携式式数据采集器使用，能够实现数据的实时采集，实时数据的采集通过红外无线通信实现。3.对通信协议的配置，可以直接在设备上直接进行配置，避免了PC机的介入，使得应用更加方便。当网络化数据采集器被用作智能网关时，可以将CAN总线协议、Modbus总线协议以及以太网协议三种协议相互转换，其实现方法是通过网络化数据采集器的触摸屏选择输入和输出协议，并进行相应协议的配置，进而确定协议的转换方向；当网络化数据采集器被用作数据采集器时，要求实时性较好，能够通过实时曲线或者实时表格将采集的数据显示。数据的处理与存储与制定的协议密切相关，通信方式采用短距离可靠的红外通信，一对一的数据传输保证了数据的实时可靠。根据不同的需求可将网络化数据采集器配置成相应的设备，达到合理、高效的利用。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-10
第1章绪论  10-14
  1.1 课题研究背景及意义  10
  1.2 国内外的研究现状  10-12
  1.3 论文的主要研究内容  12-14
第2章网络化数据采集器架构  14-22
  2.1 智能网关及现场总线简介  14-20
    2.1.1 CAN 总线  14-16
    2.1.2 Modbus 总线  16-17
    2.1.3 工业以太网通信  17-20
  2.2 便携式数据采集器简介  20-21
    2.2.1 数据采集器发展现状  20
    2.2.2 红外通信简介  20-21
  2.3 本章小结  21-22
第3章网络化数据采集器硬件实现  22-32
  3.1 硬件系统概述  22
  3.2 智能网关硬件设计  22-27
    3.2.1 Modbus 总线接口硬件设计  23-24
    3.2.2 CAN 总线接口硬件设计  24-25
    3.2.3 以太网协议接口设计  25-27
  3.3 数据采集器硬件设计  27-28
  3.4 其他部分硬件设计  28-30
    3.4.1 电源模块电路设计  28-29
    3.4.2 LCD 电路设计  29
    3.4.3 EEPROM 电路设计  29-30
    3.4.4 通信指示灯硬件设计  30
  3.5 本章小结  30-32
第4章网络化数据采集器软件实现  32-52
  4.1 μC/OS-Ⅱ操作系统和μC/GUI 的移植  32-40
    4.1.1 μC/OS-Ⅱ操作系统简介  32-35
    4.1.2 μC/OS-Ⅱ内核移植  35-39
    4.1.3 μC/GUI 移植  39-40
  4.2 网络化数据采集器界面程序设计  40-45
  4.3 网络化数据采集器功能程序设计  45-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章网络化数据采集器测试及应用  52-58
  5.1 网络化数据采集器测试  52-55
  5.2 网络化数据采集器应用  55-58
第6章总结与展望  58-60
参考文献  60-64
致谢  64-66
在学期间主要科研成果  66

基于Cortex-M3的网络化数据采集器的研究与实现

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