嵌入式智能网络节点及TCP/IP协议栈的研究与实现

摘要

本文主要讨论了一种实现CAN总线上的Lenze变频器和以太网通信的智能网络节点的软硬件设计,该智能节点成功实现了张力控制系统DCS2000-MRT的改进,改进后的系统FCS2000-MRT是一种基于嵌入式以太网技术的现场总线控制系统,性能优于原系统.该智能节点选用高速、高性能的微控制器C8051F020作为核心控件,它通过控制以太网控制芯片RTL8019AS与以太网相连,通过控制CAN总线控制芯片MCP2510与CAN总线互连;软件完成了CANOPEN协议和TCP/IP协议的解析以及对系统的控制;再加上自主设计远程监控主机的应用程序,从而实现了DCS2000-MRT到FCS2000-MRT的改进.该设计中涉及现场总线技术、计算机网络技术和嵌入式系统设计技术等.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外的发展状况

1.3本论文要完成的主要工作

1.4研究方法和技术路线

第2章基于智能网络节点的联动控制系统结构设计

2.1集散控制系统和现场总线控制系统比较

2.1.1集散控制系统(DCS)及其存在的问题

2.1.2现场总线系统(FCS)及其特点

2.2张力联动控制系统DCS2000-MRT改进方案的确定

第3章智能网络节点硬件设计

3.1高速微控制器C8051F020

3.1.1 CIP-51TM CPU

3.1.2片内存储器及存储器的扩展

3.1.3可编程数字I/O和交叉开关

3.1.4外部数据存储器接口

3.2 RTL8019AS以太网控制器工作原理

3.2.1主要性能

3.2.2内部结构

3.2.3 RTL8019AS寄存器堆

3.3 MCP2510 CAN总线控制器工作原理

3.3.1 MCP2510简介

3.3.2 MCP2510内部结构和工作原理

3.4硬件分析与设计

3.4.1外部扩展RAM模块设计

3.4.2以太网接口设计

3.4.3 CAN总线网络设备接口设计

第4章智能网络节点的协议简介

4.1 CAN协议简介

4.2 TCP/IP协议简介

4.2.1 TCP/IP协议模型与OSI七层模型

4.2.2链路层

4.2.3网络层

4.2.4传输层

4.2.5应用层

第5章智能网络节点及上位机软件设计

5.1智能网络节点软件整体设计

5.2 CAN控制器协议模块

5.2.1 CAN接口驱动程序设计

5.2.2 CAN应用层设计

5.3以太网控制器协议转换模块

5.3.1网卡驱动程序设计

5.3.2 TCP/IP协议栈的实现

5.4上位机软件设计

第6章结束语

参考文献

附录

致谢