基于Cortex-M3内核的嵌入式网络终端的研究与设计

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yueyue7373
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计算机和网络技术的发展,引发了测量与控制领域深刻的技术变革。测控系统结构的开放性、网络化将是测控技术发展的主要潮流。大量相对独立的嵌入式设备,如仪器仪表、数据采集、工业控制等系统也正逐步实现网络化。嵌入式网络终端是一种实现网络智能化测控和管理的设备,将嵌入式处理器与以太网相结合组成网络测控终端,进行信息采集、处理、传输与控制,是网络控制的理想解决方案,可广泛应用于企业生产、智能家居和通信技术等市场领域。 本课题研究的信息采集与智能控制网络终端可应用于工业测控领域,例如生产线的智能化管理等。终端采集识别生产线上产品标签的信息,信息经过处理后既可以实现本地的自动存储、即时显示,还可通过网络传输到服务器的数据处理中心,进行信息匹配、即时反馈和智能管理。 本课题研究的内容是以ST公司最新推出的基于Cortex-M3内核的32位高性能嵌入式微处理器STM32为核心,扩充由全硬件实现TCP/IP协议栈的网络接口芯片W5100的方案,搭建了测控网络终端的硬件平台。在深入研究TCP/IP协议的基础上,设计并实现了嵌入式信息采集与智能控制的网络终端,完成了嵌入式网络终端与上位机的网络通信和数据管理。 具体研究工作如下: (1)深入学习了TCP/IP的原理与规范。掌握其电路拓扑结构及传输方式在数据格式、数据包容量、总线访问限制等方面不同的特征。 (2)对生产线上的产品信息条码识别系统和射频识别系统进行了深入的研究,并给出了产品信息在线识别系统的设计方案。 (3)用ProtelDXP设计了嵌入式网络终端的原理图和PCB板图,制板后进行组装调试。实现了在没有操作系统的支持下,单芯片接入以太网的目标。为嵌入式网络控制系统的后继开发提供了硬件平台。 (4)对网络终端硬件平台的各个模块进行固件程序设计和调试。编写网络终端作为C/S模式下客户端的应用程序,实现了信息采集、网络传输和控制。 (5)编写了上位机作为C/S模式下服务器端的应用程序,实现了与终端的网络通信和数据库的设计,提供了友好的人机界面,并实现了产品信息的管理和可视化输出。 最后,对本课题研究内容进行了试验调试。结果表明,该系统运行稳定,能够实现产品信息的采集、处理与网络控制。
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