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EtherNet/IP通信适配器的软件设计与实现

作　者: 谢维盛
导　师: 刘暾东
学　校: 厦门大学
专　业: 系统工程
关键词: 工业以太网 EtherNet/IP 通信适配器
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 163次
引　用: 2次
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内容摘要

本文以上海捷准工业自动化公司委托开发的“EtherNet/IP 通信适配器开发”项目为背景,设计并实现一种基于EtherNet/IP工业以太网的通信适配器,该通信适配器作为EtherNet/IP控制网络与其他技术之间的一个网关,可将工业控制设备集成到EtherNet/IP工业以太网中,提高控制系统的灵活性和兼容性。工业以太网技术和嵌入式技术都是当前应用研究的热点。本文在分析EtherNet/IP工业以太网技术和嵌入式系统发展的基础上,提出了一种工业以太网设备开发方案。该方案既满足了运行网络协议的功能要求,又适应了嵌入式系统采用32位微处理器及嵌入式操作系统的发展趋势,满足Ethernet/IP通信处理器对通信实时性、可靠性的近乎苛刻要求。本文构建了以S3C2410 ARM9为核心的EtherNet/IP通信适配器的硬件系统,设计开发了该通信适配器的Boot Loader、I/O接口驱动程序等底层软件,成功移植Windows CE.NET嵌入式操作系统到该EtherNet/IP通信适配器的硬件平台。Boot Loader与硬件高度相关,担负着初始化系统硬件和引导操作系统的双重任务,是操作系统和硬件之间的联结纽带;而I/O接口驱动程序使操作系统自动识别外围数据采集设备,并为应用程序对底层设备的操控提供服务。此外,本文在EADK(EtherNet/IP Adapter Developers Kit)软件协议栈的基础上编写了该EtherNet/IP通信适配器的应用程序,在应用层实现了CIP(控制与信息协议),保证网络上实时I/O数据和显式信息的有效传输,进行正确的控制;借助EIPScan软件、EDITT软件、ControlLogix PLC和PCU-ETHIOEtherNet/IP扫描器等工具对该通EtherNet/IP信适配器进行了完整的通信测试,结果表明该Ethernet/IP通信适配器在数据传输的实时性、稳定性、可靠性等方面有良好的性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-18
  1.1 工业以太网是控制网络发展的方向  11-13
  1.2 Ethernet应用于工业现场的关键技术  13-15
    1.2.1 通信确定性与实时性  13
    1.2.2 稳定性与可靠性  13-14
    1.2.3 安全性  14
    1.2.4 总线供电问题  14-15
  1.3 主要的工业以太网解决方案  15-16
    1.3.1 HSE  15
    1.3.2 Profinet  15
    1.3.3 Modbus/TCP  15-16
    1.3.4 EtherNet/IP  16
  1.4 本文的主要工作以及研究的内容  16-18
第二章 EtherNet/IP协议简介  18-23
  2.1 EtherNet/IP协议体系结构  18-19
  2.2 EtherNet/IP的物理层与数据链路层  19
  2.3 网络层和传输层使用标准的TCP/IP  19-20
  2.4 应用层协议CIP——控制与信息协议  20-22
  2.5 EtherNet/IP的优势  22-23
第三章 CIP协议规范  23-32
  3.1 CIP的对象模型(Object Model)  23-27
    3.1.1 CIP对象分类  23-25
    3.1.2 基于对象的CIP对象模型  25-27
  3.2 CIP连接和报文协议  27-28
  3.3 设备描述  28-30
  3.4 电子数据文档EDS  30-32
第四章 EtherNet/IP通信适配器的硬件结构与底层软件  32-47
  4.1 通信适配器的硬件结构  32-33
  4.2 基于Windows CE的Boot Loader程序  33-40
    4.2.1 Boot Loader启动代码  34-37
    4.2.2 Boot Loader的主代码  37-40
  4.3 I/O接口驱动程序的设计与实现  40-47
    4.3.1 流接口驱动模型  40-41
    4.3.2 驱动程序的中断处理  41-42
    4.3.3 驱动程序的设计与实现  42-47
第五章 EtherNet/IP通信适配器的应用软件开发  47-62
  5.1 EADK简介  47-48
  5.2 应用程序与EADK之间、EADK各组件间的联系  48-54
    5.2.1 UCMM Server  49-50
    5.2.2 UCMM Client  50-51
    5.2.3 CIP连接的建立  51-52
    5.2.4 Class 3 server  52-53
    5.2.5 Class 1(I/O)Data  53-54
  5.3 基于CIP对象的软件实现  54-61
    5.3.1 通信适配器的实现要求  54-55
    5.3.2 应用软件的整体架构  55-57
    5.3.3 程序的编写  57-61
  5.4 EDS文件的编写  61-62
第六章 EtherNet/IP通信适配器的验证测试  62-68
  6.1 使用EIPScan和EDITT进行测试  62-64
  6.2 与ContrOlLogix之间的通信测试  64-66
  6.3 Woodhead scanner的完整测试  66-68
总结与展望  68-70
参考文献  70-73
作者硕士期间发表的论文  73-74
附录一  74-88
致谢  88

EtherNet/IP通信适配器的软件设计与实现

内容摘要

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