基于ARM的嵌入式实时操作系统的通讯管理软件研发

摘要

随着网络技术，嵌入式技术和计算机技术的发展，对应用在自动化控制及其他工业控制领域的产品有了更高的要求，但是众多智能设备的对外通讯接口仍然是串口以及现场总线。串口以及现场总线有一个重要的弱点就是传输距离短且无法与网络直接相连，造成设备无法实现远程控制及数据共享，而这些恰恰是实现工业控制高度自动化的必须条件。而且串口以及不同的现场总线由于其通讯协议缺乏统一性，导致很多现场设备之间不能直接通信。因此，本系统的设计是使原本不具备联网功能并分散各地的智能设备立即连入到网络中，充分利用现有的Internet资源进行数据传输和自动化管理。
　　 嵌入式系统近年来在高端产品中的广泛应用，越来越细的分工要求面向特定的产品，专用硬件和应用软件相结合。μClinux作为开源操作系统是许多嵌入式产品的首选。它是专为无MMU的微控制器开发的嵌入式Linux操作系统。支持众多嵌入式处理器类型，具有完善的各类驱动支持。
　　 本文主要针对主流嵌入式处理器ARM7和μClinux操作系统进行开发，把二者有机地结合到一起，完成了通讯管理软件的设计开发。主要有三部分内容：硬件平台设计，μClinux开发环境的建立，设备固件程序以及应用程序的开发；本系统实现了串口、CAN总线与网络接口之间的通信数据的转换与传输，系统对来自串行设备和CAN总线的数据流进行处理，并转发给上位机；对来自网络接口的数据帧进行判断，转发给现场智能设备。最后，总结了本系统实现通信的部分并进行了分析，对论文工作存在的问题和以后可以改进的工作做出了论述。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 问题的提出

1.2课题研究背景与意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 周立功以太网串口转换设备

1.3.2 国电南自的通讯管理装置

1.3.3 ABB的通讯管理装置

1.4论文的主要研究内容和组织结构

1.4.1 论文的主要研究内容

1.4.2论文的组织结构

2硬件平台简介

2.1 系统概述

2.2 目标板介绍

2.2.1 基本硬件组成

2.2.2 内存映射关系

2.2.3片选分配

2.3主要模块介绍

2.3.1 LPC2290

2.3.2 RS232/485接口电路

2.3.3 CAN接口电路

2.3.4 以太网接口电路

2.3.5 彩色液晶屏接口电路

2.3.6外设PACK接口电路

2.4 本章小结

3 嵌入式操作系统平台的搭建

3.1 μClinux操作系统

3.2 μClinux内核分析

3.2.1 μClinux内核结构特点

3.2.2 μClinux源文件组织

3.2.3μClinux内存管理

3.2.4 μClinux进程管理

3.3 μClinux操作系统的移植

3.3.1 交叉编译环境的搭建

3.3.2引导程序的移植

3.3.3 μClinux内核的安装与配置

3.3.4 μClinux内核的修改与编译

3.3.5 μClinux系统的固化与执行

3.4本章小结

4服务器软件结构

4.1 系统整体设计

4.2设备驱动程序设计

4.2.1 串口驱动程序设计

4.2.2 CAN总线驱动程序设计

4.3 网络通讯模块

4.3.1 TCP/IP介绍

4.3.2 Winsock接口

4.3.3 网络模块操作过程

4.4数据转发设计

4.4.1 串口模块

4.4.2 CAN总线模块

4.5 Makefile文件编写

4.6本章小结

5上位机通讯

5.1 上位机程序编写

5.2通讯模块验证

5.3本章小结

结 论

致 谢

参考文献

附 录

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果