文档介绍：中南大学
硕士学位论文
基于嵌入式LINUX网络控制平台设计与实现
姓名:丁良波
申请学位级别:硕士
专业:电子科学与技术
指导教师:王击
20100519
摘要目前基于通用计算机的控制系统仍然占据网络控制系统的大部分市场,但是它有如下缺点:结构复杂、稳定性和可靠性不高、价格昂贵,操作繁琐。如果采用特有的嵌入式系统进行网络控制平台的开发,其性能和价格方面都有很大的优势,并可以避免进行繁琐的操作。根据实际的系统需要进行专用开发,其性价比方面有极大的优势。而且随着嵌入式技术的不断成熟与发展,高可靠性、小型化、人性化、网络化和智能化将是其发展方向。在这样的背景下,开发一套基于嵌入式耐控制平台有非常大的意义。本文将首先阐述嵌入式系统研究的现状以及未来发展趋势。并根据现有的嵌入式处理器芯片和对应的操作系统进行比较和选择,选择适合本课题的硬件核心处理器芯片颓度胧讲僮飨低矻。文中将详细介绍了系统的各部分硬件设计和软件设计。系统的硬件设计主要包括通信系统、人机界面接口、存储系统以及输入输出系统的设计。并结合相应的硬件平台实现对应僮飨低车囊浦病⒁技载程序,构建根文件系统。并着重介绍基于诤说母髑绦虻谋写,如网络络设备驱动、芟咔蚅显示驱动等。在本文的最后利用网络编程,编写基于骰目突Ф顺绦蛞约扒入式平台的服务器程序来验证平台硬件和对应各软件的正确性。基于突Ф界面程序设计基于,嵌入式平台的服务器程序设计基于叱瘫嘈础Mü验验证,此网络平台能够正确传输数据,说明了本平台的硬件和软件设计的正确性。关键词:度胧絃,驱动程序,网络编程
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第一章绪论课题的研究背景系统的设计首先要解决的一个问题是系统实现的的总体方案问题。在系统的方案确定的后,简要介绍系统核心硬件结构以及对应的操作系统,最后再简要介绍下本文的总体设计。随着现场总线的出现,以及伴随着网络通信技术、计算机技术和电子技术迅速地发展,以及各学科与技术相互融合,给现代工业控制领域带来了革命性质的突破,即现场总线系统。现场总线技术有效地将数据检测、智能控制运算、数据处理的任务有效地分散到现场的各个功能设备中去,最大限度地实现了控制技术朝着分散化、人工智能化、网络化的多方面发展方向。传统的集散控制系统喽岳此挡痪哂锌7诺男灾剩皇且桓霰栈返目刂葡统。现场总线【对睦┱蛊鸬搅撕艽蟮淖饔茫黄屏撕笳呦喽杂诒冉戏獗盏奶氐悖扩展了较为开放的功能。现场总线最大的特点是,首先将分散的测控任务分配到各个不同的现场设备中。然后服务器或者工作站负责处理一些复杂优化算法或者进行先进控制功能的计算。如现场总线采集的数据可以通过网络将数据传送到数据库中,然后服务器或者工作站则根据采集的大量数据不仅可以检测设备的运行情况,而且还可以利用传输来的检测数据进行复杂的控制运算,如人工神经网络、模糊控制的预算,对设备进行智能监控和控制。随着姆伤俜⒄购推占埃执詈蜕卸际芡缬跋毂冉洗蟆M发展的同时,不仅对于各种工业控制设备是一个契机,特别是现在各种技术的发展和应用,对于工业控制设备的网络功能发展也提供了一个契机。于此同时,也提出了较高的要求。目前最简单的要求是支持标准的疘椋约澳芄槐冉戏奖扩展其它椋蛘吣芄磺度际酰佣芄环奖阃ü没煜さ腤浏览器实时地查看设备状态、设置参数,或者将设备采集到的大量实时数据通过局域网络或者广域网传送至或约捌渌衿骰蛘吖ぷ髡旧系氖菘狻】中,从而方便进行管理和监控。一般来说,现行工业控系统都具备以下两方面的基本功能:一是现场能够完成功能复杂的测控工作:二是因为测控数据的实时性,要求系统能够具有一个或者多个网络功能,以便实现远程的实时监控和设置【Α为了能够有效地解决现场总线所带来的问题,同时能够有效地实现控制网络和信息网络的结合。目前,国内外科研人员以及科技工作者开始积极探讨各种解决方.
‘南南南南卜猯工卜终端菲鱹卜嚣浅窱豯僮飨低矷⑸璞竘F涠杂ψ橹峁谷缤.。法【。国际上各个大的设备公司也陆续尝试将以太网技术和现场总线技术相结合。例自动化有限公司推出了世界上领先的工业网络方案,即三层网络结构。最底层为设备,中间层为控网,最上层为以太网另外法国的施奈德、德国的西门子以及国内的浙大中控等大公司在工业网络控制领域均提出自己的控制网络体系结构,并且开发通讯底层协议、硬件通信设备、硬件控制设备以及上层应用软件包等,以实现网络中不同层次需要。基于目前通用计算机的控制系统虽然功能比较强大,而且仍然占据网络控制系统的大部分市场,但是它有如下缺点:结构复杂、稳定性和可靠性不高、价格昂贵,操作繁琐。而如果采用特有的嵌入式系统进行网络控制平台的开发,其性能和价格方面都有很大的优势【】,并可以避免进行繁琐的操作。根据实际的系统需要进行专用图愎ひ低缃峁善、以太网杀可开放式可编程控