基于现场总线的染整生产数据监控器的设计与实现

摘要

纺织厂设备多、人员多，长期以来管理手段较为落后，其产量和质量的管理目前大多数厂家仍处在通过人工抄表、制表统计生产的低效状态。同时车间内环境混乱，现场干扰严重，一些现有产品也不能满足其对车间现场监控稳定性及测量精度的要求。
　　 针对这一情况并根据纺织厂需求，本文设计了基于现场总线的染整车间生产数据采集与监控器，本系统使用ARM和单片机双核技术，采用适合于测控系统的高性能单片机ADuC848通过稳定的信号调理电路对车间的温度、压力等模拟量信号进行采集：采用内置CAN总线控制器的PHILIPS公司的ARM7内核微控制器LPC2292作为CAN节点控制器使得该节点体积小、功耗低、抗干扰性好。LPC2292外接以太网控制器，也可以将数据直接上传至主控制系统，开关量信号的采集和输出也由其完成。为了提高系统稳定性、软件抗干扰性能和系统的实时性，在LPC2292平台上移植了uClinux操作系统。本系统使用两套电源系统分别对单片机和ARM提供电源，使两部分工作时不至相互影响，进一步提高了系统的抗干扰性能，非常适合于信号干扰状况比较严重的车间现场使用。

目录

文摘

英文文摘

声明

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题研究的目的和内容

第二章 CAN总线简介及应用层通信协议的制定

2.1 CAN的技术规范

2.1.1 CAN的体系结构

2.1.2 连接和传递方式

2.1.3 报文传送及其帧结构

2.1.4 错误检测

2.1.5 基于“多主竞争总线仲裁”的通信方式

2.2 CAN总线应用层通信协议的制定

2.3 本章小结

第三章 染整生产数据监控器硬件设计

3.1 染整车间现场生产数据采集监控系统设计

3.2 染整生产数据监控器硬件整体设计

3.3 ADuC848介绍

3.4 信号转换电路设计

3.5 信号放大电路设计

3.6 信号滤波电路设计

3.7 ADuC848电源设计

3.8 ADuC848外围电路设计

3.9 L2C2292最小系统设计

3.9.1 LPC2292主要特性

3.9.2 LPC2292复位电路设计

3.9.3 LPC2292调试接口电路设计

3.9.4 LPC2292电源部分设计

3.9.5 LPC2292存储器部分设计

3.10 L2C2292 I2C接口电路设计

3.11 LPC2292 CAN接口电路设计

3.12 开关量通道设计

3.13 LPC2292以太网接口电路设计

3.14 本章小结

第四章 染整生产数据监控器软件设计

4.1 ADuC848软件整体设计

4.2 ADuC848 A/D转换设计

4.3 ADuC848 I2C通信设计

4.4 移植uClinuX操作系统到LPC2292

4.4.1 uClinux简介

4.4.2 移植uClinux操作系统

4.5 设备驱动程序的开发

4.5.1 驱动内核结构分析

4.5.2 file_operatiotis结构

4.5.3 uClinux对中断的处理

4.5.4 设备驱动开发流程

4.6 LPC2292 I2C驱动程序设计

4.6.1 LPC2292对I2C通信的控制

4.6.2 LPC2292 I2C驱动程序open()方法

4.6.3 LPC2292 I2C驱动程序write()方法

4.6.4 LPC2292 I2C驱动程序read()方法

4.6.5 LPC2292 I2C驱动程序中断处理程序

4.6.6 LPC2292 I2C驱动程序ioctl()方法

4.7 LPC2292 CAN总线驱动程序设计

4.7.1 LPC2292 CAN驱动程序open()方法

4.7.2 LPC2292 CAN驱动程序write()方法

4.7.3 LPC2292 CAN驱动程序read()方法

4.7.4 LPC2292 CAN驱动程序的中断处理程序

4.8 DM9000驱动程序设计

4.8.1 Linux网络设备概述

4.8.2 DM9000网络驱动程序重要的数据结构

4.8.3 DM9000寄存器操作方法

4.8.4 DM9000网络驱动程序各个方法

4.9 本章小结

第五章 实验和系统测试

5.1 uClinux内核移植和系统开发平台的搭建

5.2 CAN模块程序测试

5.3 数据采集部分的测试

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢