基于现场总线的多支点触发系统的设计与实现

摘要

随着计算机技术、控制技术和通信技术的发展,一场前所未有的变革正在传统的工业控制领域发生着,而工业控制的网络化。进一步拓展了工业控制领域的发展空间,也带来新的发展机遇。由于计算机集成制造系统的日益发展和控制系统的渐渐复杂化,集散式控制系统已变得不能满足发展的需求,而现场总线技术为解决这个问题提供了途径。作为目前最有前途的现场总线之一,CAN总线主要优点有可靠性高、实时性好、性价比突出。因此已经逐渐成为当今自动化领域发展的热点之一。
　　 本研究课题来源于中国船舶工业综合技术经济研究院和南航计算机系合作开发的实时触发系统项目。课题从工业控制网络化发展的需求出发,研究并实现了以ARM和UCLINUX为核心的嵌入式工业网络控制器。
　　 本嵌入式系统中,以CAN总线作为监控的对象,提出了基于嵌入式WEB的CAN总线远程触发系统的设计方案,主要由硬件系统设计和软件系统设计两部分组成。硬件系统以S3C4480为中央处理器,外接CAN控制器、以太网控制芯片和串口等硬件设备。软件系统选用UCLINUX为核心操作系统,介绍了开发环境的搭建、UCLINUX内核的移植、设备驱动程序的实现、嵌入式WEB服务器移植及实现等。
　　 在完成触发系统整体的硬件与软件设计的基础上,对系统进行测试,并完成个别关键技术点的改进,使系统能更好的实现相应的功能。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 现场总线技术

1.2 嵌入式系统概述

1.2.1 嵌入式处理器

1.2.2 嵌入式操作系统

1.3 多支点触发系统概述

1.4 国内外研究现状

1.5 论文主要研究内容及意义

1.6 论文的组织结构

第二章 系统总体设计及相关技术分析

2.1 系统的总体结构

2.2 现场总线技术分析

2.2.1 主要的几种现场总线

2.2.2 现场总线的选择

2.2.3 CAN协议的分层结构

2.2.4 CAN通信帧结构

2.3 处理器和操作系统选型

2.3.1 嵌入式处理器选型

2.3.2 嵌入式操作系统选型

2.4 嵌入式以太网技术

2.4.1 以太网技术特点

2.4.2 嵌入式TCP/IP协议

2.5 本章小结

第三章 系统硬件设计与实现

3.1 整体硬件结构设计

3.2 网络触发源的硬件设计

3.2.1 处理器模块

3.2.2 SDRAM模块

3.2.3 Nor Flash模块

3.2.4 Nand Flash模块

3.2.5 网络模块

3.2.6 串口模块

3.3 总线接口层的硬件设计

3.3.1 CAN核心模块

3.3.2 集线器接口

3.4 辅助模块的硬件设计

3.4.1 电源模块

3.4.2 调试模块

3.5 本章小结

第四章 系统软件设计与实现

4.1 建立交叉编译环境

4.2 μClinux的定制移植

4.2.1 μClinux内核结构特点

4.2.2 内核配置

4.2.2 内核的编译

4.2.3 下载内核和文件系统

4.3 嵌入式Web服务器实现

4.3.1 嵌入式Web服务器概述

4.3.2 μClinux下嵌入式服务器的选择

4.3.3 Boa服务器的移植

4.3.4 CGI与动态服务器的实现

4.4 其他支持软件的移植

4.4.1 SQLite的移植

4.4.2 CGIC库的移植

4.5 本章小结

第五章 关键技术实现及系统测试

5.1 CAN驱动在ARM7的实现

5.1.1 MCP2510简介

5.1.2 CAN驱动的设计与实现

5.2 CAN驱动在Linux下的实现

5.2.1 Linux下设备驱动程序开发简介

5.2.2 Linux下驱动程序设计

5.2.3 CAN驱动在Linux下的编译和添加

5.3 CAN驱动测试及改进

5.3.1 测试环境搭建

5.3.2 试验及结果分析

5.4 系统Web访问时内存丢失问题研究

5.4.1 系统内存丢失分析

5.4.2 内存丢失问题解决

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 下一步工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文