基于现场总线的协议转换器设计与应用

摘要

现场总线技术在工业现场和日常生活的各个方面得到了广泛应用。对于一些分布式测控系统,采用一种现场总线并不足以满足通信需求,然而不同总线之间又无法直接通信。本文针对这个问题并根据实际通信需要设计了一种总线协议转换器,实现了CAN总线协议和Modbus协议的通信转换。本文在阅读大量相关文献的基础上简要介绍了两种总线协议的通信机制、层次模型、报文格式、帧结构、差错校验等内容,提出了相应的通信转换实现方案。
　　论文在深入分析两种协议报文特性的基础上详细介绍了通信转换系统的软、硬件设计方案。其中软件设计主要包含以下模块:上位机软件设计、协议转换器软件设计、两个CAN子节点软件设计、差错校验软件设计。上位机软件为先前基于Modbus协议设计的伺服监控界面,在功能上作为Modbus主站,主要包含参数设置与在线修改、数据存储和处理、列表显示等功能,采用VC++6.0设计;协议转换器作为从站,主要包括Modbus报文和CAN报文的收发、转换程序设计。硬件设计以DSP芯片TMS320LF2407A为控制核心,主要包含协议转换器模块、Modbus接口模块、CAN接口模块、供电模块等。
　　文中对三种Modbus协议功能码的通信转换测试结果表明设计的合理性、有效性。协议转换的思想在中石油测井项目中得到了充分的应用,圆满完成了数据采集与网络化监控任务。

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1 绪论

1.1 现场总线概述

1.2 研究应用网关的必要性

1.3 课题的研究目的和意义

1.4 全文组织结构

2 总线协议分析和转换原理

2.1 CAN总线协议介绍与分析

2.2 Modbus协议介绍与分析

2.3 转换机制概述

2.4 本章小结

3 转换实验系统硬件设计

3.1 系统硬件总体设计

3.2 协议转换器硬件设计

3.3 DSP子节点设计

3.4 单片机子节点设计

3.5 本章小结

4 系统软件设计

4.1 软件框架及组成部分

4.2 上位机软件设计

4.3 协议转换器软件设计

4.4 CAN子节点软件设计

4.5 本章小结

5 实验结果及转换器应用

5.1 功能码实验调试结果

5.2 协议转换在中石油测井项目中的应用

5.3 本章小结

6 全文总结和今后工作展望

6.1 全文总结

6.2 今后工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士期间发表的学术论文