基于嵌入式的以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)的設(shè)計

基于嵌入式的以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)的設(shè)計

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1、太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文基于嵌入式的以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)的設(shè)計摘要隨著嵌入式應(yīng)用的迅猛發(fā)展,計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及Intemet的廣泛應(yīng)用,引發(fā)了工業(yè)控制領(lǐng)域的深刻技術(shù)變革,控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化與控制系統(tǒng)體系開放化將是控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的趨勢。CAN(ControlAreaNet)總線作為一種優(yōu)秀的現(xiàn)場總線,在我國開始得到大面積的推廣與應(yīng)用。越來越多的工業(yè)設(shè)備采用CAN總線聯(lián)網(wǎng),組成分布式控制系統(tǒng)。以TCP/IP等協(xié)議為基礎(chǔ)的Intemet除了在通用計算’機(jī)(PC機(jī))上得到普及外,開始進(jìn)入工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。設(shè)備接入Intemet將大’大提高控制系統(tǒng)的分布式特性。由此引出了CAN總線網(wǎng)

2、絡(luò)與Intemet網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的課題。本文研究了基于I_tC/0S.II設(shè)計的以太網(wǎng)和CAN總線之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)。實現(xiàn)了以太網(wǎng)和CAN總線的實時互聯(lián),允許授權(quán)上層用戶在Imemet任意一點訪問生產(chǎn)層,并實現(xiàn)對生產(chǎn)層設(shè)備的監(jiān)控。本文正是基于這種I.tC/OS.II+TCP/IP+CAN的解決方案,以IxC/OS—II為軟件平臺,ARM為硬件模擬平臺,開發(fā)了一種嵌入式的網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換。器。本文涉及CAN總線技術(shù)、TCP/IP技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)等多方面技術(shù),并主要針對嵌入式系統(tǒng)的特點著重介紹整個系統(tǒng)的設(shè)計思路、需要考慮i{的問題、整個硬件電路的設(shè)計原理以及軟件部分的設(shè)計原理。本文第一章對嵌入式網(wǎng)關(guān)研

3、究課題的背景、發(fā)展及現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述,太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文進(jìn)而提出了嵌入式網(wǎng)關(guān)研究課題的意義;第二章介紹了本文所涉及的嵌入式系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)背景,并對網(wǎng)關(guān)的主要硬件電路設(shè)計:第三章對嵌入式網(wǎng)關(guān)的硬/軟件方案論證并選型;第四章設(shè)計了嵌入式網(wǎng)關(guān)的主要硬件電路,即相關(guān)接口電路關(guān)鍵芯片的選型;第五章對嵌入式網(wǎng)關(guān)的軟件程序模塊作了較為詳盡的設(shè)計,如嵌入式操作系統(tǒng)I.tC/OS.II在LPC2294上的移植,嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的裁剪,CAN控制器的驅(qū)動程序,TCP/IP與CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換服務(wù)程序。本文基本完成了嵌入式TCP/IP.CAN網(wǎng)關(guān)設(shè)計,實現(xiàn)了以太

4、網(wǎng)與現(xiàn)場總線兩種不同網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。關(guān)鍵詞:嵌入式,以太網(wǎng),laC/OS.II,TCP/IP,CAN總線II太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文THEDESIGNOFT腿GATEⅥ,AYBETWEENINTERNETANDCAN—BUSBASINGONEM[BEDDEDSYSTEMABSTRACTWiththeswiRandviolentdevelopmentofembeddedapplication,thecomputertechnology,thecommunicationaswellastheIntemetwidespreadapplication,inducedtheindustrycon

5、troldomainprofoundtechnologyreform,thestructurenettingandsystemopeningofthecontrolsystemwillbedevelopmenttendencyofthecontrolsystemtechnological.CAN(ControlAreaNeOisonekindofoutstandingfieldbus,foundinawiderangeofapplicationinourcountry.ThemoreandmoreindustrialequipmentsareusingtheCANbus,composed

6、thedistributionalcontrolsystem.TheInternetbasedonTCP/IPprotocolispopularbesidesinthegeneral-purposecalculator(PC),startingtoentertheindustrialequipmentdomain.TheequipmentwithIntemetwillgreatlyenhancethecontrolsystemdistributionalcharacteristic.Now,webroughtforwordthetopicabouttheinterlinkagebetwe

7、enCANbusandInternet.ThisarticlehasstudiedtheprotocolgatewaybetweenCANbusandEthemetbasedonI_tC/OS-IIoperatingsystem.Itrealizedreal—timeinterconnectionbetweentheEthemetandtheCANbus,permittedeveryauthorizationupperuseronI

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