船舶集成平台管理系统的研究与嵌入式CAN/Ethernet网关的实现

摘要

该论文所研究的课题是上海船舶运输科学研究所承接的科技部科研院所技术开发研究专项资金项目《集成平台管理系统》(Integrated Platform Management System,IPMS)的一个子课题,主要研究船舶集成平台管理系统中现场控制网和信息管理网之间的信息集成问题,并设计和实现用于在船舶CAN(Controller Area Network)Bus和Ethernet之间进行数据交换的嵌入式CAN/Ethernet网关.虽然国内一些先进的船舶已实现了全船的计算机联网,并取得了一定的成果,但这些船舶从现有的自动化装置采集的实时数据,目前都处于比较分散和不完善的状态,利用程度不高.为了充分利用这些信息,该文对船舶集成平台管理系统进行了研究.船舶集成平台管理系统能够实现船舶下层控制网和上层管理信息网之间的数据集成,提供多功能操作平台,并能为实现设备监控以外的多种管理和决策支持功能提供基础.论文系统地论述了船舶集成平台管理系统的必要性、意义、核心思想及其船舶数据集成等问题.论文介绍了CAN Bus和Ethernet在船舶中的应用,研究了船舶网络的结构,并设计了基于CAN Bus和Ethernet的船舶集成网络平台.论文还研究了CAN Bus和Ethernet在船舶中的互连方法,提出了用嵌入式CAN/Ethernet网关来实现数据交换的设计思想.论文还介绍了嵌入式CAN/Ethernet网关实现中的相关技术,主要包括实时多任务操作系统VxWorks、开放源代码的嵌入式数据库技术Berkeley DB、网络编程技术Socket和VC++中的数据库访问技术,并将这些技术应用于嵌入式CAN/Ethernet网关的设计与实现.在论文中,对嵌入式CAN/Ethernet网关的设计与实现过程进行了详细论述,对多功能工作站部分监测功能的实现过程也做了简要介绍.论文设计和实现的嵌入式CAN/Ethernet网关能够实现船舶集成平台管理系统中CAN Bus和Ethernet之间的数据交换和信息集成,为解决船舶中这两种网络之间的数据通讯和数据共享提供了一条途径.这是船舶集成平台管理系统中CAN Bus与Ethernet互连的关键问题,具有积极的现实意义和一定的市场前景.

目录

文摘

英文文摘

论文独创性声明和论文使用授权声明

第一章绪论

1.1船舶自动化技术的发展与现状

1.2我国船舶自动化技术的发展

1.3课题选择背景

1.4本文主要研究内容

1.5本文结构

第二章船舶集成平台管理系统

2.1建立船舶集成平台管理系统的必要性

2.2船舶集成平台管理系统实现的意义

2.3船舶集成平台管理系统的体系结构

2.4嵌入式CAN/Ethernet网关在船舶集成平台管理系统中的作用

2.5船舶集成平台管理系统中的数据集成

第三章船舶集成网络平台

3.1 CAN Bus在船舶集成网络中的应用

3.1.1现场总线技术简介

3.1.2 CAN Bus简介

3.1.3 CAN Bus的分层结构

3.1.4 CAN Bus在船舶自动化中的应用

3.2 Ethernet在船舶集成网络中的应用

3.2.1 Ethernet简介

3.2.2 Ethernet在现场总线中的应用

3.2.3 Ethernet在船舶自动化中的应用

3.3船舶集成网络平台的设计

3.3.1 CAN Bus与Ethernet互联的必要性

3.3.2船舶集成网络平台的设计目标及设计原则

3.3.3船舶集成网络平台的可靠性设计

3.3.4船舶集成网络平台的拓扑结构

第四章嵌入式CAN/ETHERNET网关实现中的相关技术

4.1嵌入式操作系统VxWorks

4.1.1嵌入式操作系统简介

4.1.2嵌入式操作系统VxWorks

4.2嵌入式数据库技术

4.2.1嵌入式数据库技术简介

4.2.2 Sleepycat的开源嵌入式数据库技术Berkeley DB

4.3网络编程技术Socket

4.3.1 Socket简介

4.3.2 C语言实现的Socket原型

4.4 VC++中的数据库访问技术

第五章嵌入式CAN/ETHERNET网关的设计与实现

5.1嵌入式CAN/Ethernet网关的方案设计

5.1.1嵌入式CAN/Ethernet网关的设计思想

5.1.2嵌入式CAN/Ethernet网关的设计原则

5.1.3嵌入式CAN/Ethernet网关的功能

5.2嵌入式CAN/Ethernet网关的实现

5.2.1嵌入式CAN/Ethernet网关的硬件环境

5.2.2嵌入式CAN/Ethernet网关的软件环境

5.2.3嵌入式CAN/Ethernet网关的嵌入式数据库设计

5.2.4嵌入式CAN/Ethernet网关的通信流程

5.2.5嵌入式CAN/Ethernet网关的任务实现

5.2.6 Socket服务器端软件的程序设计与实现

5.3多功能工作站部分功能的实现

第六章结论

6.1总结

6.2展望

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

参考文献