嵌入式工业以太网络接口的研究与开发

摘要

信息技术的进步推动着工业控制网络逐渐朝着数字化、开放性的方向发展，现场总线就是顺应这一形势发展起来的技术。但是，现场总线的发展出现了多种国际标准共存的局面。由于标准之间的互不兼容，致使现场总线的开放性、互可操作性等难以得到实现。当现场总线的发展遇到阻碍时，以太网技术却得到了迅猛发展。将以太网技术用于工业控制网络，就可以改变传统的工业控制网络体系，实现办公自动化与工业自动化的无缝结合。 将嵌入式技术和工业以太网技术相结合，开发工业以太网络接口，将有助于完成现场设备的网络化。本文以工业以太网为研究对象，对在嵌入式系统中以太网接口的开发和TCP/IP协议栈的实现进行了研究。本文首先简要介绍了工业控制系统和工业控制网络的发展历史和研究现状，接着阐述了工业以太网的发展趋势，分析了工业以太网所具有的优势和存在的问题以及工业以太网的协议体系结构，研究了网络底层接口的工作机理。设计了由32位微处理器和嵌入式实时操作系统构成的嵌入式工业以太网络接口。在此基础上，本文对在工业控制过程中实现浏览器/服务器结构的网络监控方案进行了研究，研究了嵌入式Web服务器与浏览器之间的动态数据交互技术和嵌入式系统中的文件访问机制。对嵌入式Web服务器进行了设计和开发，设计了简洁的网页文件系统，实现了现场设备与客户端之间基于浏览器/服务器模式的双向数据通信功能，并且利用JavaApplet技术实现了浏览器中实时数据图像显示和动态更新的功能。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2工业控制网络的发展

1.3本文的内容和结构

第二章工业以太网与嵌入式技术

2.1工业以太网简介

2.2工业以太网协议体系

2.3嵌入式技术

2.4本章小结

第三章嵌入式工业以太网络接口的设计

3.1方案设计

3.2以太网接口的硬件设计

3.2.1控制模块的设计

3.2.3复位电路的设计

3.2.3以太网通信模块的设计

3.3以太网接口的软件设计

3.3.1底层驱动程序的设计

3.3.2嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ及其移植

3.3.3嵌入式TCP/IP协议栈的实现

3.4本章小结

第四章嵌入式Web服务器的研究与开发

4.1总体设计

4.2嵌入式Web服务器的设计

4.2.1 HTTP协议分析

4.2.2服务器端程序的设计与实现

4.3 FLASH文件系统的设计

4.3.1 FLASH的存储特性分析

4.3.2 FLASH文件系统的设计与实现

4.3.3文件更新程序的设计与实现

4.4客户端程序的设计

4.3.1 Java Applet的工作流程

4.3.2客户端程序的设计与实现

4.5本章小结

第五章总结与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表的论文