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协议转换器在计量泵智能控制系统中的应用

作　者: 倪孟科
导　师: 孟利民；余世明
学　校: 浙江工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 计量泵 ARM 协议转换器 CAN TCP/IP
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 4次
引　用: 1次
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内容摘要

本文设计了一款以ARM技术、CAN总线技术和以太网技术为核心技术的协议转换器,用于实现对计量泵的远程控制。首先在明确国内外研究现状以及系统功能需求上,分析了现场总线发展状况以及CAN总线的功能特性、以太网技术的特点以及TCP/IP协议栈的基本内容、程序有限状态机思想的基本原理,为协议转换器的开发奠定了理论基础。其次,本文以实际工程项目“小型数字变频计量泵”为远程控制对象,采用32位ARM微处理器LPC2368作为协议转换器主控芯片进行了系统硬件电路的设计,硬件部分主要包括以太网驱动电路设计和CAN驱动电路设计和其它功能模块的设计。系统的软件部分为本文的研究重点,软件部分完成的任务有TCP/IP协议栈的移植、CAN底层驱动程序的设计,重点介绍了CAN网络应用层协议的制定,包括协议转换器与计量泵的通信约定代码以及报文数据结构等。另外,本文还设计了一种数据存储转发机制克服了由于数据传输次数过于频繁而导致TCP/IP传输过程中的数据丢包事件。最后,针对本协议转换器设计了一个监控软件进行了系统功能的测试,测试结果表明协议转换器的设计基本实现了计量泵的远程控制目的,达到了设计预期的要求,运行情况良好。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状和发展趋势  11-12
  1.3 课题研究的目的及意义  12-13
  1.4 本文研究的主要内容  13-15
    1.4.1 研究的主要内容  13-14
    1.4.2 主要特色和创新点  14-15
第2章相关技术及原理  15-22
  2.1 现场总线技术  15-17
    2.1.1 现场总线的产生与发展  15-16
    2.1.2 CAN总线技术  16-17
  2.2 以太网技术及TCP/IP协议栈  17-20
    2.2.1 以太网技术概况  17-18
    2.2.2 TCP/IP协议简介  18-20
  2.3 程序有限状态机思想  20-22
第3章协议转换器系统硬件设计  22-32
  3.1 协议转换器方案确定  22-24
  3.2 主处理器选择  24-25
  3.3 协议转换器硬件电路设计  25-32
    3.3.1 协议转换器硬件整体结构  25-27
    3.3.2 以太网接口电路  27-29
    3.3.3 CAN总线接口电路  29-32
第4章协议转换器系统软件设计  32-59
  4.1 TCP/IP协议栈的移植  32-47
    4.1.1 TCP/IP协议栈的移植方案  32-34
    4.1.2 以太网驱动程序设计  34-40
    4.1.3 ARP协议处理程序编写  40-41
    4.1.4 ICMP协议处理程序编写  41-43
    4.1.5 IP协议处理程序编写  43-44
    4.1.6 TCP有限状态机思想及实现  44-46
    4.1.7 TCP/IP协议栈实现软件流  46-47
  4.2 CAN通信功能的实现  47-49
  4.3 用户应用层协议的设计  49-59
    4.3.1 用户应用层协议设计方案  49
    4.3.2 TCP/IP协议应用层协议设计  49-51
    4.3.3 CAN应用层协议设计  51-54
    4.3.4 存储转发机制设计  54-59
第5章监控软件设计  59-66
  5.1 监控软件整体功能介绍  59-60
  5.2 监控软件界面设计  60-63
  5.3 系统调试和系统测试  63-66
第6章总结与展望  66-68
  6.1 总结  66
  6.2 展望  66-68
参考文献  68-71
附录  71-73
致谢  73-74
攻读学位期间参加的科研项目和成果  74

协议转换器在计量泵智能控制系统中的应用

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