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DeviceNet-CANopen集成化从节点通信模块开发设计

作　者: 刘学伟
导　师: 陈在平
学　校: 天津理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: DeviceNet CANopen CAN集成 从节点 现场总线
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
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内容摘要


CAN总线在工业通信中具有广泛的应用。作为一种通信协议,CAN有其固有的优点,但是仍有许多不完善、欠发展的地方。这样,基于CAN总线协议的基础上,为了完善CAN协议,产生了DeviceNet和CANopen现场总线协议标准。DeviceNet和CANopen在工业上都有着相当广泛的和重要的应用,特别是从节点的应用。从节点开发和使用对现场总线系统甚至控制系统有着很大的意义。目前,国内外很少有企业的产品能够兼容多种总线,他们的产品往往都是基于单一的现场总线,只能够基于一种协议把现场设备接入到总线系统上。课题根据当前总线控制领域多总线并存的局面和工业上对DeviceNet和CANopen两类总线通信的需要,从底层开发,设计DeviceNet-CANopen集成化双协议从节点,该集成化从节点包含了两种总线全部的从节点功能,可以与两类总线进行主从通信。DeviceNet-CANopen集成化从节点的设计,在当前多种现场总线并存的背景下特别是CAN总线的高层协议的解决方案上,是十分必要和十分有意义的。本文首先介绍了DeviceNet和CANopen总线协议,进而讨论DeviceNet-CANopen集成化从节点使用的共用技术,由于它们都是基于CAN总线的高层应用层协议标准,因此在CAN从节点开发的基础上延伸对DeviceNet-CANopen集成化从节点进行方案设计与论证。在此基础上,设计以单片机和CAN控制器、CAN总线驱动器为核心的硬件结构,给出以"STC90C514RD+SJA1000+CTM1050T+IDT7130"为核心的系统硬件整体设计方案。绘制整体电路原理图并布局、规划PCB板。软件设计上,采用C51语言来实现集成化从节点程序设计,在两种开源协议栈代码的基础上,编写不同的底层CAN驱动程序和用户接口程序来实现双协议栈的程序对接,完成DeviceNet-CANopen集成化从节点的软件设计。最后对所设计的集成化从节点进行协议一致性测试。首先对测试方案进行论证,然后分别搭建DeviceNet和CANopen网络测试平台,编写集成化从节点的EDS文件,对课题所设计的集成化从节点分别在DeviceNet和CANopen网络中进行组网配置和通信数据交换,进行了协议一致性的测试。最终对测试结果进行分析与解析,证明整体设计方案的正确性和可靠性,实现了集成化从节点的通信功能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 DeviceNet和CANopen总线协议  10-11
    1.1.1 CAN总线概述  10
    1.1.2 DeviceNet总线  10-11
    1.1.3 CANopen总线  11
  1.2 课题研究现状  11-12
  1.3 课题研究目的和意义  12
  1.4 课题主要研究内容  12-13
  1.5 本章小结  13-14
第二章 DeviceNet-CANopen集成化从节点总体方案设计  14-18
  2.1 CAN总线从节点的开发  14-16
    2.1.1 CAN总线和DeviceNet、CANopen的关系  14-16
    2.1.2 CAN从节点开发硬件结构原理  16
  2.2 集成化从节点方案论证  16-17
  2.3 本章小结  17-18
第三章 DeviceNet-CANopen集成化从节点硬件设计  18-25
  3.1 概述  18
  3.2 硬件整体结构  18-19
  3.3 硬件设计  19-24
    3.3.1 电源与状态显示电路设计  19-20
    3.3.2 复位电路设计  20
    3.3.3 CAN网络接口电路设计  20-22
    3.3.4 功能参数选择电路设计  22
    3.3.5 外围用户通信电路设计  22-23
    3.3.6 PCB电路板规划与设计  23-24
  3.4 本章小结  24-25
第四章 DeviceNet-CANopen集成化从节点软件设计  25-42
  4.1 软件设计整体框架  25-27
  4.2 DeviceNet从节点软件设计  27-35
    4.2.1 DeviceNet协议栈选择  27-28
    4.2.2 DeviceNet的CAN驱动程序的设计  28-29
    4.2.3 DeviceNet应用层协议的实现  29-31
    4.2.4 DeviceNet支持的报文  31-35
  4.3 CANopen从节点软件设计  35-41
    4.3.1 CANopen协议栈选择  35-37
    4.3.2 CANopen的CAN驱动程序的设计  37
    4.3.3 CANopen应用层协议的实现  37-39
    4.3.4 CANopen支持的报文  39-41
  4.4 本章小结  41-42
第五章 集成化从节点协议一致性测试  42-57
  5.1 协议测试方案论证  42
  5.2 EDS文件的编写  42-45
    5.2.1 DeviceNet从节点EDS的编写  43-44
    5.2.2 CANopen从节点EDS的编写  44-45
  5.3 测试平台的搭建  45-48
    5.3.1 DeviceNet硬件测试平台的搭建  46-47
    5.3.2 CANopen硬件测试平台的搭建  47-48
  5.4 测试结果与结果分析  48-56
    5.4.1 DeviceNet从节点测试结果与分析  48-52
    5.4.2 CANopen从节点测试结果与分析  52-56
  5.5 本章小结  56-57
第六章 总结与展望  57-59
  6.1 课题总结  57
  6.2 工作展望  57-59
参考文献  59-62
发表论文和科研情况说明  62-63
致谢  63

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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
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