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基于嵌入式以太网的机车检修数据传输与处理系统的研究

作　者: 蔡宁果
导　师: 郭世明
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 嵌入式以太网 分布式系统 数据传输
分类号: TP399
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 157次
引　用: 3次
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内容摘要


论文是根据郑州机务段“机务段机车检修实时监测管理系统”项目的要求，实现一个基于嵌入式以太网的分布式数据采集传输处理系统，实现对现场设备的数据自动采集，并通过嵌入式以太网传输至服务器，送入SQL Server数据库，同时提供数据库Web浏览功能。项目希望通过对机车检修数据的采集、管理和研究来找到它们之间潜在的关系，进而能够预测出质量隐患，为提高我国机务系统的检修质量和管理水平作出贡献。 本人从研二开始参加了《机务段机车检修试验数据采集处理系统》项目的研制，该项目已于2000年12月30日通过郑州铁路局鉴定。郑州机务段“机务段机车检修实时监测管理系统”项目就是在此基础上的进一步改进和扩充。针对项目中遇到的串行通讯与以太网互联的问题，论文提出了两种简化互联模型，并分别采用8位、16位单片机和DSP为核心驱动10MISA总线网卡实现了两种模型，在实际应用中达到了预期效果。同时，本人还完成了系统中的耐压设备数据自动采集的硬件改造、数据采集程序设计和数据库的建立。本文基于这些事实，对“机务段机车检修实时监测管理系统”这一项目的体系架构和一些技术细节做了较深入的探讨。 论文首先概述了分布式数据采集系统的发展情况，比较了三种不同的分布式系统的通讯方式，通过比较，指出采用嵌入式以太网的通讯方式具有高性能、高灵活性、全开放等特点。第二章介绍了项目的技术要求和概况，以及建立的两个互联模型。第三章介绍了数据采集的实现。第四章详细介绍了嵌入式以太网的实现及相关的技术细节。本文分别采用8031、80C196KC和TMS320C31分别实现了两种互联模型，其中用8031实现的模型一在项目中进行了实际应用，达到了项目要求。第五章介绍了数据库的建立。第六章给出了数据库的Web浏览的应用实例。最后是自己的一点感想和总结。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-5
目录  5-8
第1章 绪论  8-14
  1．1 分布式数据采集系统  8-11
    1．1．1 基于现场总线的分布式数据采集系统  9
    1．1．2 基于混合网络的分布式数据采集系统  9-10
    1．1．3 基于嵌入式以太网的数据采集系统  10-11
  1．2 嵌入式以太网的实现方式  11-13
  1．3 论文的目的和任务  13-14
第2章 系统总体设计  14-29
  2．1 系统设计要求  14-17
  2．2 系统硬件架构  17-20
    2．2．1 网络拓扑结构与数据交换技术  17-18
    2．2．2 数据采集与传输方案  18-19
    2．2．3 通用数据采集器与传输控制器  19
    2．2．4 服务器  19-20
  2．3 系统软件架构  20-26
    2．3．1 操作系统的选型  20-21
    2．3．2 软件开发工具的选型  21
    2．3．3 数据库的选型  21-24
    2．3．4 网络查询方式的选型  24-26
  2．4 串行通讯与以太网互连模型  26-29
    2．4．1 模型一  26-27
    2．4．2 模型二  27-29
第3章 现场数据采集装置设计  29-38
  3．1 设计要求  29
  3．2 系统结构  29-30
  3．3 耐压试验数据采集站的构成  30-35
    3．3．1 硬件改造  30-32
    3．3．2 软件编制  32-35
  3．4 数据人工输入系统  35-38
第4章 嵌入式以太网通讯设计  38-71
  4．1 串行通讯协议  38-40
    4．1．1 帧格式与字节格式  38-39
    4．1．2 协议的传输控制  39-40
  4．2 以太网接口芯片RTL8019AS简介  40-43
  4．3 以太网帧封装与传输  43-46
    4．3．1 网卡初始化过程  43-45
    4．3．2 发送控制过程  45
    4．3．3 接收控制过程  45-46
  4．4 简化TCP／IP协议栈  46-49
    4．4．1 ARP报文  46-47
    4．4．2 IP报文  47-48
    4．4．3 PING报文  48
    4．4．4 UDP报文  48-49
  4．5 在8位单片机上实现模型  49-59
    4．5．1 硬件结构  49-50
    4．5．2 存储器结构  50
    4．5．3 串口接口  50-51
    4．5．4 与ISA总线接口  51-55
    4．5．5 软件设计  55-59
  4．6 在16位单片机上实现模型二  59-64
    4．6．1 硬件结构  59
    4．6．2 存储器结构  59-61
    4．6．3 串口接口  61-62
    4．6．4 与ISA总线接口  62-63
    4．6．5 程序设计  63-64
  4．7 在DSP上实现模型二  64-69
    4．7．1 TMS320C31性能简介  65
    4．7．2 硬件结构  65-66
    4．7．3 存储器结构  66
    4．7．4 串口接口  66-67
    4．7．5 与ISA总线接口  67-68
    4．7．6 软件设计  68-69
  4．8 设计上的一些特点  69-71
第5章 数据库设计  71-74
  5．1 数据库的建立  71-72
    5．1．1 数据转存和导入  71
    5．1．2 开放性和扩展性  71-72
  5．2 数据库的优化  72-74
    5．2．1 采用存储过程  72
    5．2．2 建立索引字段  72
    5．2．3 索引维护  72-73
    5．2．4 触发器  73
    5．2．5 SQL语句调整  73-74
第6章 远程查询设计  74-78
  6．1 WEB开发方式  74-75
  6．2 数据安全  75-76
  6．3 查询网页简介  76-78
结论  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-84
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  84-85
附录  85-87

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