基于TCP/IP网络技术的嵌入式系统的研究

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长期以来,作为一种重要的数据记录仪表,无纸记录仪被广泛地应用于各种工业现场。21世纪是网络的世界,Internet网络的出现也从根本上改变着工业现场的控制。但在目前,大多数记录仪系统还处于单独应用的阶段,以单个微处理器为核心,与一些检测、伺服、指示、控制设备配合来实现一定的功能。即便是利用RS-232、RS-485等总线将微处理器组网,这种网络的有效半径比较有限,随着系统所需传送的信息量的日增,传输数据的速度的限制也日益明显,并且一般是孤立于Internet网络之外的。无纸记录仪等嵌入式设备接入到Internet网上有如下的好处: ·不需要专用的底层控制通信线路,可以利用现成的企业内部网进行底层控制; ·通信协议是标准和统一的,而且TCP/IP协议是独立于任何厂家的硬件的; ·传一次信息,所有想收到的用户机都可以按照各自的需要给予显示和操作,实时数据会自动更新,易于仪器本身实现实时监控; ·嵌入式系统接入Internet后,将使远程监测、远程控制、远程诊断和远程维护变得非常容易; ·网络计算机可以通过网络彼此互为后备机,一旦某台计算机出了故障,故障机的任务就可以由其他计算机代为处理,大大提高了系统的可靠性。 PC机的联网已经成为今天的现实,工业现场实现网络化是今后网络技术发展的一个重要方向,工业以太网的发展有着无可比拟的优越性,前景不可限量。 本文共以八章的篇幅来阐述如何通过TCP/IP网络,实现无纸记录仪的联网监控。 第一章绪论,简单的介绍了嵌入式系统的概念、以太控制网络、工业控制的发展和无纸记录仪的发展情况,介绍了几种嵌入式系统接入网络的方案。同时也概要的介绍了课题研究的背景、论文内容和结构。 第二章结合课题介绍了关键技术:TCP/IP协议。协议是按网络分层来定浙江大学硕士学位论文义的,所以首先介绍了网络分层结构和相应各层的协议,也特别介绍了嵌入式TCP/IP协议的概念,最后阐述了在本课题中为什么在传输层采用UDP而非TCP协议。 第三章重点介绍了TCP八P网络接入嵌入式模块的硬件结构,包括主要芯片89C52、RTLSO19As、脉冲变压器Fc22,最后给出一个完整的硬件结构图。 第四章是详尽阐述网络接入嵌入式模块的软件设计,它进一步的介绍了RTL8019AS的数据传输功能,数据在以太网的传输形式一一帧,系统地阐述了如何利用89C52控制RTLSO19AS实现系统与TCP八P网络的连接。 第五章主要是PC管理机的编程,它包括两个部分,一是PC应用Socket编程与TC即P网络连接,实现与89C52为主控制器的网络接入模块的数据通讯;二是对从记录仪上采集来的数据进行相应的处理和保存。 第六章主要介绍了网络接入模块及无纸记录仪之间的RS一232通讯,及PC机、网络接入模块与无纸记录仪之间数据通讯的协议约定和实现。 第七章跟踪新技术,提出一种新的网络接入方案。主要介绍了相关的技术32位ARM嵌入式处理器和uCOSn。 最后一章是结论与展望,指出在工业控制领域,将来可以以工业以太网来统一现场总线的诸多标准。
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