嵌入式以太网技术在现场总线中的应用

摘要

以太网技术正在迅猛发展,将其应用到工控领域,可以达到降低成本,简化结构等成效.而嵌入式系统以其本身体积小,功能多,支持以太网技术等优点,成为工控领域中的新热点.通常的嵌入式系统是独立于Internet网之外的,随着技术的发展以及实际的需要,将两者结合无疑会为控制领域的飞速发展带来巨大的原动力.现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网.CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络.较之目前许多基于RS-485创建的分布式控制系统而言,基于CAN总线的分布式控制系统在稳定性高、传输速度快、多主结构等方面具有明显的优越性.CAN总线现在已经广泛应用于诸多领域,具有较强的市场竞争力.该文所介绍的系统利用CAN总线接口与底层I/O节点相连,上层则直接联入Internet,允许授权用户在Internet任意一点访问该系统,并实现对下层设备的监控.该文将涉及CAN总线技术、TCP/IP技术等多方面技术,并主要针对嵌入式系统的特点着重介绍整个系统的设计思路、需要考虑的问题、整个硬件电路的设计原理以及软件部分的设计原理.其中,对CAN总线的两种工作模式、TCP/IP协议族中的ARP、IP、ICMP、TCP、UDP等均作了详细介绍.该文还介绍了与该系统配套的一个上位机软件的编写.最后,对该系统作了总结,提出不足,并对该技术的前景进行了展望.

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章技术介绍

1.1嵌入式以太网技术

1.1.1嵌入式技术及其发展

1.1.2以太网技术的发展

1.1.3嵌入式以太网技术概述

1.2 CAN现场总线技术

1.2.1现场总线及CAN总线技术的发展

1.2.2 CAN总线的特点

1.2.3 CAN技术规范

1.3以太网技术引入现场总线的必要性

1.4嵌入式以太网应用于CAN总线的实现方案及方案选定

1.5本论文主要工作及目标

本章小结

第二章嵌入式以太网技术应用于CAN总线的硬件实现

2.1对微处理器P89C668的介绍

2.2对网络控制器RTL8019AS的介绍

2.3对CAN控制器SJA1000的介绍

2.4对CAN收发器TJA1050的介绍

2.5嵌入式以太网部分的硬件实现原理

2.6 CAN总线部分的硬件实现原理

2.6.1微处理器与CAN控制器的接口电路

2.6.2 CAN控制器与CAN收发器的接口电路

本章小结

第三章嵌入式以太网技术应用于CAN总线的软件实现

3.1 TCP/IP协议及原理

3.1.1 TCP/IP协议简介

3.1.2 TCP/IP协议的分用

3.1.3 TCP/IP协议的封装

3.2 TCP/IP协议的具体实现

3.2.1设计时应注意的问题

3.2.2实现TCP/IP协议的具体介绍

3.3 CAN协议及原理

3.4 CAN协议的具体实现

3.5软件的总体设计

3.6软件的开发流程

3.6.1软件的开发环境

3.6.2软件的开发过程

本章小结

第四章上位机软件编程

本章小结

第五章总结与展望

参考文献

致谢

研究生期间发表的论文