基于嵌入式Internet的CAN總線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)，嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種電器產(chǎn)品、智能儀表和控制設(shè)備中，隨著Internet的日益普及，人們迫切需要將嵌入式系統(tǒng)接入到Internet上，實(shí)現(xiàn)大范圍的信息傳輸和監(jiān)控。因此，嵌入式與Internet的結(jié)合是一種必然的趨勢(shì)?；谇度胧絀nternet的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的產(chǎn)物，它借助網(wǎng)絡(luò)完成監(jiān)視與控制任務(wù)，將監(jiān)控范圍擴(kuò)展到更廣的空間，進(jìn)一步推進(jìn)了控制技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化、分散化和開(kāi)放化發(fā)展。目前，基于嵌入式Internet

2、的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為工控領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 本文在分析、研究了嵌入式Internet、CAN總線和uClinux操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從應(yīng)用出發(fā)，提出了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)模型和接入系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)設(shè)想，并實(shí)際完成了應(yīng)用模型的搭建和軟硬件的設(shè)計(jì)。同時(shí)，為了適應(yīng)工控領(lǐng)域中遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性上的要求，對(duì)CAN總線網(wǎng)絡(luò)和uClinux的實(shí)時(shí)性進(jìn)行了深入研究，并提出了具體的改進(jìn)設(shè)想。 全文主要的工作如下： 首先，對(duì)CAN

3、總線、嵌入式Internet和uCl inux操作系統(tǒng)進(jìn)行闡述，并分析了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和監(jiān)控模式，在此基礎(chǔ)上，提出了基于嵌入式Internet的CAN總線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)模型。同時(shí)，通過(guò)需求分析，給出了CAN總線接入Internet系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案。 由于現(xiàn)在的儀表、傳感器等底層設(shè)備一般都不具備CAN通信接口，不能直接連接到CAN總線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。本文接下來(lái)設(shè)計(jì)了一個(gè)CAN—RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換器用于將底層設(shè)備接入到CA

4、N總線上，組建CAN總線控制系統(tǒng)。 然后，分析了CAN總線接入Internet系統(tǒng)的軟件整體設(shè)計(jì)，詳細(xì)描述了接入系統(tǒng)的軟件核心-嵌入式web服務(wù)器，總結(jié)出嵌入式web服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)方式，并在uClinux下實(shí)現(xiàn)了一個(gè)單進(jìn)程web服務(wù)器。 接著，在實(shí)驗(yàn)室中用華恒嵌入式開(kāi)發(fā)板(HHDREZ328-R2)、儀表和CAN-RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換器，組建了一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，驗(yàn)證了基于嵌入式Internet遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)模型的可行性。

5、 最后，鑒于在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性等會(huì)有更高的要求。本文通過(guò)簡(jiǎn)化CAN數(shù)據(jù)幀的傳輸過(guò)程，構(gòu)造了一個(gè)CAN總線網(wǎng)絡(luò)模型，利用經(jīng)典排隊(duì)論分析此模型中CAN總線數(shù)據(jù)幀的平均傳輸時(shí)延，在此基礎(chǔ)上，提出了通過(guò)標(biāo)識(shí)符優(yōu)先級(jí)分離的方法來(lái)改進(jìn)CAN總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性，并給出了在SJA1000控制器上的實(shí)現(xiàn)方案。對(duì)于uClinux，也分析了在實(shí)時(shí)性上的缺陷，并給出了改進(jìn)方案。 本文基于嵌入式Internet的CAN總線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究工