学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于ARM9的CAN-Ethernet通信协议转换器设计与实现

作　者: 翟玉伟
导　师: 向渝；丁凤其
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 通讯协议转换器 Can Ethernet μC/OS-Ⅱ
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 17次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


通讯协议转换器是自动控制行业中复杂的网络协议之间的数据交换需求催生的必然产物,自动控制(Automatic Control)是指在没有人直接参与情况下,利用外加的设备或装置,使机器、设备或生产过程中的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制的效率。在传统的自动控制行业中,使各种机器和设备能协同按照设定的参数去运行就必须依靠一定的网络协议进行会话,现在业界最常用到就是控制器局域网络CAN(Controller Area Network)和以太网(Ethernet)协议群,还有一些设备必备的串行通讯协议RS-232和RS-485等,各上位机和各设备之间通过CAN协议,Ethernet协议,串行通讯协议完成数据交换和参数下发等工作,这些运行不同协议的设备在一个自动控制网里运行,这样就势必牵扯到协同工作的问题,此种情况下就催生了CAN-Ethernet等几种网络协议数据转换的需求,第一代的CAN-Ethernet通讯协议转换器采用386的硬件架构,8位总线技术,已经不能负荷现在日新月异的数据增量和需求,制约了设备之间效率的提高和算法的发展,这样开发新一代转换器就是势在必行了,本文研究的新一代系统采用ARM的硬件架构,32位总线技术来实现。该系统和第一代通讯协议转换器系统比,优势在于运算速度快,数据吞吐量大,由于采用基于μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统,所以稳定性、可扩展性都大大提高,并能够做到对采集到的数据进行计算、分析,存储并转发,这样就可以减少上位机和CAN网协议设备的运行负荷,提高了各设备的工作效率,同时也降低了维护成本。本系统已经通过了测试阶段,正在准备往现场实际部署。在测试阶段中本系统可以正常稳定的运行,前端采集各个控制设备的数据,加密后传输给各个上位机,不仅提高了整个系统的运行速度和效率,也保证系统数据的安全可靠。这样整个企业的自控系统的数据整合度和安全性都大大提高,对自动控制网络的发展具有一定的参考作用和实际意义。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 国内外发展状况  11-13
    1.2.1 通信协议转换器  11
    1.2.2 基于ARM 的通讯协议转换器  11-12
    1.2.3 发展现状和问题  12-13
  1.3 研究目标和意义  13-14
    1.3.1 研究目标  13
    1.3.2 研究意义  13-14
  1.4 论文结构安排  14
  1.5 本章小结  14-15
第二章 通讯协议转换器技术基础  15-25
  2.1 工业以太网技术  15-16
    2.1.1 工业以太网简介  15
    2.1.2 以太网MAC 控制器  15-16
  2.2 CAN 介绍  16-19
    2.2.1 CAN 控制器局域网  17-18
    2.2.2 CAN 工作模式  18-19
    2.2.3 CAN 总线位的数值与传输距离  19
  2.3 RTOS 概念及ΜC/OS 介绍  19-21
    2.3.1 RTOS 概念  19-20
    2.3.2 实时操作系统的特点  20-21
    2.3.3 实时系统μC/OS 简介  21
  2.4 通讯协议转换器数据传输网络结构  21-22
  2.5 通讯协议转换器在铝电解厂中应用  22-24
  2.6 本章小结  24-25
第三章 通讯协议转换器硬件设计  25-32
  3.1 通讯协议转换器总体设计  25-26
    3.1.1 ARM 处理器的选择  25
    3.1.2 通讯协议转换器总体设计方案  25-26
  3.2 系统各模块硬件设计  26-31
    3.2.1 系统核心板设计  26-27
    3.2.2 以太网接口电路设计  27-28
    3.2.3 CAN 通信电路设计  28-29
    3.2.4 按键及显示电路设计  29-30
    3.2.5 串口通信电路设计  30-31
  3.3 本章小结  31-32
第四章 基于ΜC/OS 在ARM9 中移植  32-54
  4.1 ARM 概述  32-33
    4.1.1 ARM 处理器概述  32
    4.1.2 ARM 处理器的架构  32-33
  4.2 ΜC/OS 版本选择与分析  33-36
    4.2.1 μC/OS 版本选择  34-35
    4.2.2 μC/OS –Ⅱ 系统分析  35-36
  4.3 ΜC/OS-Ⅱ 系统移植  36-53
    4.3.1 移植的准备  36-42
    4.3.2 移植μC/OS-Ⅱ 到STR91X  42-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章 基于ΜC/OS 的通讯协议转换器程序实现  54-67
  5.1 目标板初始化及参数配置  54-56
  5.2 系统各个任务程序设计  56-64
    5.2.1 以太网TCP/IP 协议实现任务  56-58
    5.2.2 数据接收任务  58-60
    5.2.3 数据转换任务  60-61
    5.2.4 键盘扫描和发送任务  61-63
    5.2.5 LCD 显示任务  63-64
  5.3 系统主函数  64-66
    5.3.1 任务优先级处理  64-66
    5.3.2 主函数设计  66
  5.4 本章小结  66-67
第六章 通讯协议转换器现场测试和分析  67-72
  6.1 测试概要  67
  6.2 测试内容及执行情况  67-70
    6.2.1 硬件系统测试  67-68
    6.2.2 软件系统测试  68-70
  6.3 缺陷统计与分析  70-71
  6.4 本章小结  71-72
第七章 总结与展望  72-74
  7.1 总结  72
  7.2 展望  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-78

相似论文

  1. 基于μC/OS-Ⅱ的红外辐射测温系统研究,TN215
  2. 基于DSP的嵌入式星载相机控制器的研究,V445.8
  3. EPL工业以太网实时策略研究及其在SOE系统中的应用,TP273
  4. 基于嵌入式的光伏发电自动跟踪控制系统设计,TP273.5
  5. 基于Ethernet/IP协议的数据通信接口研究,TP393.04
  6. MSTP技术在广电城域光传输网中的应用研究,TN948.3
  7. 基于μC/OS-Ⅱ铁路移频信号发码器的研究,U284
  8. 基于以太网的PROFIBUS-DP通信平台的研究,TP273
  9. 基于LWIP的WEB服务器的研究与实现,TP393.05
  10. 基于DSP与ARM双处理器的微机继电保护装置的研究,TM774
  11. 漏电火灾报警监控系统的设计,TP277
  12. 基于S3C44BOX的嵌入式实验/开发平台的设计与实现,TP368.1
  13. 基于嵌入式系统的电场数据存储及以太网通信设计,TM937
  14. 应变式传动轴功率测试系统设计与研究,TK315
  15. ALE在短波通信中的应用,TN925
  16. 基于586-Engine的小型化飞控计算机设计,TP338
  17. 基于OMAP平台的以太网功能实现及图形界面开发,TP391.41
  18. 基于以太网的工业控制网络设计与实现,TP273
  19. 基于GSM的智能温湿度控制系统的研究,TP273.5
  20. 基于μC/OS-Ⅱ的无人机飞行控制系统软件设计,V249.1

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
© 2012 www.xueweilunwen.com