基于WorldFIP现场总线协议的智能模块——现场总线网关的开发

摘要

现场总线技术作为当今炙手可热的技术,伴随着计算机技术、通信技术和信息技术的发展而不断发展,而且也越来越成熟.随着现场总线技术在工业控制领域的不断应用,新一代控制系统——现场总线控制系统(FCS)也在不断地发展,并且逐渐走向实用化,带来了巨大的经济效益和社会效益.WorldFIP作为一种符合国际标准的现场总线技术,经过十多年的应用与改进,已经是一项成熟的技术,并且具有品种齐全的通信产品和开发工具.它是一种开放的实时的工业控制网络,可用于连续或断续的过程控制系统.在WorldFIP系统中,上下层设备间使用单一协议.WorldFIP较好地将实时性和效率要求结合在一起.即在不影响实时通信的前提下,在同一条总线上也能传递随机信息,为与IT技术的融合打下了坚实的基础.该文的主要研究内容是设计能够解决现场总线和Internet之间通信的现场总线网关,作为整个系统中的一个模块,它既是WorldFIP现场总线控制系统中一个节点,又是Internet上的一个节点.网关的设计主要包括软/硬件了的设计.WorldFIP现场总线通信部分是用WorldFIP专用器件来设计;利用32bits嵌入式ARM处理器s3c4510b和其它一些辅助器件来实现网关的网络部分和存储系统.从而实现了WorldFIP现场总线和Internet之间的互相通信.在软件方面,为了实现控制系统的实时性,在网关平台上移植了RTOS——μC/OC-II,并且移植了TCP/IP协议栈LwIP来实现网关的Internet网络功能;在现场总线侧,应用通信控制器FULLFIP2的通信库FIP DEVICEMANAGER来实现现场总线的功能.并且在开发设计过程中,对系统硬件和软件进行相关的调试,并进行相关功能的测试.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2选题背景

1.3现场总线(FCS)技术的介绍及其特点

1.3.1现场总线技术的发展

1.3.2现场总线的特点

1.4论文的背景及内容

第二章WorldFIP现场总线及其特点

2.1 WorldFIP现场总线的概述

2.2 WorldFIP现场总线的通信模式

2.3 WorldFIP现场总线的主要层次

第三章网关的结构设计和硬件平台的实现

3.1网关的基本结构及设计方案

3.1.1设计前的网络性能分析

3.1.2网关设计的原则

3.1.3网关的实现方案

3.2网关的硬件模块及其设计

3.2.1 CPU模块

3.2.2网络模块

3.2.3存储器模块

3.2.4总线通信模块

3.2.5 CPLD仲裁模块

第四章网关的软件平台及应用程序的实现

4.1RTOS、TCP/IP协议栈和FDM的简介

4.1.1嵌入式实时操作系统(RTOS)——μC/OC-Ⅱ

4.1.2 TCP/IP协议栈——LwIP

4.1.3通信库FDM简介

4.2程序设计

4.2.1引导程序bootloader的设计

4.2.2嵌入式RTOS——μC/OS-Ⅱ的移植

4.2.3 LwIP协议栈的移植

4.2.4通信库FDM的移植与应用程序的开发

第五章网关的调试

第六章总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

致谢

参考文献