基于μC/OS-Ⅱ的远程监控系统研究及其在泵站自动化中的应用

摘要

随着泵站自动化程度的增强以及嵌入式微处理器、网络通讯、现场总线技术的发展，使得泵站远程监控成为可能。本文同时使用了嵌入式Internet技术和现场总线技术，在8位高速单片机上实现了基于gC/OS-II的远程泵站监控系统。 本文首先介绍了国内外监控系统的发展及现状、嵌入式操作系统的发展、嵌入式Internet技术的发展和现场总线技术的发展状况。 第二部分主要是对远程监控系统方案理论研究同时，并提出泵站远程监控系统的总体方案。 第三部分阐述嵌入式实时操作系统gC/OS.II的内核结构，以及其在高速SOC单片机C805lF040上的移植，该操作系统是实现嵌入式'WEB服务器的基础。 第四部分介绍嵌入式WEB服务器的硬件电路，分析了Intemet协议标准中的以太网、ARP、IP、ICMP、LJDP和'TCP协议，详细的描述了超文本传输协议HTTP，实现了嵌入式WEB服务器。 第五部分叙述了基于ttC/OS.II的CAN总线的主要内容，给出系统中CAN节点的硬件电路，以及CAN通信的软件实现。 第六部分描述了基于gC/OS-II的远程监控在水泵自动化系统中的功能实现。 最后，对所做的一些工作进行了总结，并对泵站嵌入式远程监控技术进行展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1问题提出及研究意义

1.1.1远程监控系统的提出

1.1.2远程监控系统的研究意义

1.2国内外远程监控系统研究的发展及现状

1.2.1远程监控系统发展现状

1.2.2国内外远程监控系统的研究现状

1.2.3监控软件的简介

1.3嵌入式技术的发展

1.3.1嵌入式系统的发展

1.3.2嵌入式Internet技术的发展

1.4现场总线控制技术的发展

1.5课题研究的主要内容和途径

第2章基于μC/OS-Ⅱ的远程监控系统方案

2.1远程监控系统特点：

2.1.1远程监控系统功能

2.1.2远程监控系统所具备的优点

2.2系统的拓扑结构研究

2.2.1分布式监控系统

2.2.2集中式监控系统

2.3基于μC/OS-Ⅱ的水泵远程监控系统方案

第3章 μC/OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统

3.1实时操作系统的选择

3.2 μC/OS-Ⅱ实时操作系统简介

3.2.1 μC/OS-Ⅱ系统的任务调度

3.2.2 μC/OS-Ⅱ初始化

3.2.3 μC/OS-Ⅱ的启动

3.3 C8051F040单片机的选择

3.4 μC/OS-Ⅱ在C8051F040上的移植

3.4.1 OS-CPU.H头文件的修改

3.4.2 OS_CPU_C.C源文件的修改

3.4.3 OS_CPU.ASM文件的修改

3.5 μC/OS-Ⅱ在C8051F040上的运行测试

第4章基于μC/OS-Ⅱ的泵站嵌入式WEB服务器实现

4.1 WEB服务器网络接口层电路的实现

4.1.1以太网控制器RTL8019AS简介

4.1.2 RTL8019AS工作原理

4.1.3基于μC/OS-Ⅱ嵌入式WEB服务器硬件电路

4.2 TCP/IP协议栈设计与实现

4.2.1嵌入式TCP/IP协议栈概述

4.2.2嵌入式TCP/IP协议栈数据处理流程

4.2.3 IP层协议的实现

4.2.4传输层协议的实现

4.3应用层协议的实现

第5章基于μC/OS-Ⅱ的CAN总线技术及其在泵站系统中的实现

5.1 CAN总线的特点

5.2 CAN总线协议的主要内容

5.2.1 CAN的分层结构

5.2.2多主竟争式结构

5.2.3面向通信数据块的数据传输方式

5.2.4总线逻辑电平及信息描述

5.2.5总线仲裁

5.2.6报文传输帧结构

5.2.7错误检测

5.3 C8051F040内部CAN控制器的介绍

5.4 CAN总线节点硬件的实现

5.5 CAN通信软件的实现

5.5.1系统初始化

5.5.2发送程序

5.5.3接收程序

5.6 CAN通信测试

第6章 μC/OS-Ⅱ远程监控在泵站自动化中的应用

6.1泵站系统总体任务

6.2泵站系统整体结构

6.2.1嵌入式WEB服务器

6.2.2 CAN通信模块的实现

6.3系统开发工具

6.3.1软件开发工具

6.3.2硬件开发工具

第7章总结与展望

7.1全文总结

7.2研究展望

参考文献

致谢

附录