基于FPGA的4G与PROFIBUS嵌入式网关研究与实现

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhao2345
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
PROFIBUS(Process Field Bus,过程现场总线)是一种国际化现场总线标准,具有完善的技术体系、可靠的数据传输和完整的技术标准等特点,成为工业网络中最流行、最成功的一种总线。在制造业自动化、流程工业自动化、楼宇、交通电力及其他领域得到广泛应用。4G(the 4th Generation mobile communication technology)作为新一代的移动通信技术,具有通信速度快、网络频谱更宽、延迟低的优点,是未来几年通信技术的佼佼者。“移动网+工业控制网”一直是研究的热点,而4G通信技术的发展使工业控制网络移动互联成为可能,其在工业领域的应用一直备受瞩目。本项研究在对PROFIBUS-DP现场总线网络和4G移动网络两种异构网络的网络结构和网络协议深入研究和分析的基础上,提出了基于FPGA嵌入式网关的方法实现两种异构网络的无缝连接。PROFIBUS-DP现场总线通过该网关接入到4G通信模块,将现场总线的数据通过4G通信模块上传到云服务器,实现在Android客户端上查看、控制PROFIBUS-DP现场设备,从而达到利用无处不在的4G移动网对PROFIBUS-DP现场总线上设备远程实时监控的目的。同时,在系统安全方面,考虑到PROFIBUS-DP工控网络通过嵌入式网关接入移动互联网的安全性,在FPGA网关内部实现基于AES 128bit的数据加密算法,从而保证数据传输的安全。本项研究以Altera公司Cyclone IV系列FPGA(EP4CE6E22C8)作为核心处理器,加上Nios II软核处理器,配合外围模块电路组成整个嵌入式网关的硬件系统。4G通信模块采用华为公司的ME909s-821 LTE模块,加上中国移动的4G SIM卡。软件系统分为三个部分:在Quartus II软件平台上配合Nios II IDE eclipse软件实现协议转换与数据加密功能;在Android Studio平台上开发Android客户端,提供查询、控制现场设备的友好可视化界面;服务器部分采用阿里云端服务器ECS,服务器架构采用Nginx服务器+基于Django的Web应用框架+Mongo DB数据库,提供响应更快、效率更高、更适用于工业控制网络的后台服务支持。本研究对设计的网关进行了模拟验证与测试,测试结果表明:以FPGA为控制器的嵌入式网关系统,能够实现4G和PROFIBUS-DP两种异构网络的协议转换和数据安全传输;开发的服务器和Android客户端能达到通过移动4G网对PROFIBUS-DP总线上的设备进行方便快捷、实时远程监控的目的。该网关具有高灵活性、快速高效和安全性高的优点。
其他文献
目的:探讨阿奇霉素联合匹多莫德治疗小儿支原体肺炎的疗效及其对血清C-反应蛋白(CRP)的影响。方法:选取120例患儿为研究组,并按随机数子法细分成对照亚组(予阿奇霉素)和观察亚组(予
当事人张乙父亲因病去世,张乙与其母亲刘氏,哥哥张甲,妹妹张丙于2005年一起到公证处申办了继承其父房产的公证,当时张甲、张乙、张丙均自愿发表了放弃继承其父遗产的声明,遗
李斯,是影响中国历史发展脉络的一位大人物。他出身平民,一步一步官至秦国丞相,是他策划并辅佐秦始皇统一了六国,统一了政治经济和文化生活规制,他鞠躬尽瘁致力于规模空前的
期刊
随着无线技术的快速发展,多功能、高集成的射频综合系统中的信号完整性是一个极具挑战性的问题。电路功能的多样化、小型化和模块化使得电路节点之间的电磁干扰和介质层间的
毫米波辐射计是一种常用的近程被动毫米波探测敏感装置,该装置是用于探测微弱毫米波辐射信号的高灵敏度接收机,特别适合于对近程金属目标的探测与识别,并广泛应用于高效灵巧
ZnO是典型的n型宽禁带半导体,具有优异的光学和电学性质。一维ZnO纳米棒阵列(ZnO NRs)具有比表面积大,电子定向传输等优势,被广泛应用于紫外光探测器。但是ZnO NRs表面和体内缺
克利斯浦借款是袁世凯北洋政府为摆脱西方强国在善后大借款谈判中对中国财政大权的把控及要挟而做的一次尝试。借款虽最终夭折,但推进了袁世凯北洋政府在后期的善后大借款谈
在过去的十年中,随着EMCCD的快速发展,已经成为微光成像领域的核心之一,被广泛应用到军事、天文等领域。EMCCD量子效率高、对微光图像的探测能力强。EMCCD是全固态电子倍增器
微流控芯片具有微型化、精确控制流体、消耗资源少、反应高效和便于携带等特点,在化学合成方面显现出巨大优势。但针对目前微流控芯片存在集成化差、混合效率低、功能单一、
<正>上海与新四军之间有着深厚的渊源关系,不论是在抗日战争时期还是解放战争时期,都有史可稽。其中,宋庆龄同志和她创建的保卫中国同盟及其后续组织中国福利基金会,与新四军
会议