基于USB接口的通信控制器在变电站自动化系统中的应用和设计

摘要

变电站自动化系统中常采用通信控制器负责与上位机及调度中心的通信.传统的设计往往是基于ISA或PCI总线的,其抗干扰能力差,且安装不便.现在USB总线因为其安装简便,支持热插拔,抗干扰能力强等优点得到广泛的应用.该通信控制器的设计就是基于USB接口的,利用两种总线(CAN、USB)的优点,并采取多种抗干扰措施保障数据通信的安全高效.在与调度中心的通信中,采用IEC 60870-5-101规约.该论文首先阐述通信控制器在变电站自动化系统中的应用环境,而后较为详细地介绍了CAN总线以及USB总线的协议和内容.该论文结合通信控制器的硬件设计,详细说明芯片选择的原因及其应用.并分析了通信控制器的软件编程,以及其工作原理.还对WDM型USB驱动程序的设计做了简要的介绍,最后说明了对该控制器采取的抗干扰措施.

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致谢

第一章引言

1.1 变电站自动化概述[1][2][3]

1.1.1变电站自动化技术及系统

1.1.2变电站自动化系统数据通信概述

1.2 CAN总线技术[4][5][6]

1.2.1 CAN总线的特点

1.2.2 CAN总线的分层结构

1.3 USB总线技术[7]

1.3.1 USB技术背景

1.3.2 USB技术特点

1.4 论文的内容、可行性及意义[8][9]

第二章通信控制器的总体设计

2.1通信控制器的硬件结构[8][10]

2.2通信控制器的软件实现

第三章通信控制器CAN接口的实现[11][12][13][14][15][16]

3.1 硬件设计

3.2软件设计

3.2.1 CAN协议的帧格式[4][5][6]

3.2.2 CAN协议帧的实现

3.2.3 SJA1000的初始化[20]

3.2.4 主程序及中断处理子程序[21]

第四章通信控制器USB接口的实现

4.1 USB接口技术[22][23][24][25]

4.1.1 USB系统的组成及内部工作关系

4.1.2 USB的物理及信号环境

4.1.3 USB通信流

4.1.4 USB的错误监测机制

4.2通信控制器中USB接口部分的硬件设计

4.2.1 D12芯片简介及硬件连线

4.2.2看门狗电路

4.3通信控制器中USB接口部分的固件设计[26][27][28]

4.3.1固件设计思想

4.3.2中断服务程序ISR的实现

4.3.3 协议层设备请求

4.4 USB设备驱动程序设计[29][30][31]

4.4.1 WDM及WDM型USB设备驱动程序的分层

4.4.2 IRP处理

4.4.3 USB请求块(URB)

4.4.4 USB设备驱动程序概述及组成

4.4.5 USB设备驱动程序的开发工具

4.5 USB应用程序浅谈

第五章通信控制器RS232接口的实现[32][33][34][35][36][37]

5.1硬件设计

5.2 软件设计

5.2.1 101规约概述

5.2.2远程通信的软件实现

第六章抗干扰设计[38][39][40]

6.1硬件抗干扰措施

6.2软件抗干扰措施

6.3印刷电路板抗干扰措施

总结

参考文献