| 【中文题名】 | 基于嵌入式以太网的数据采集系统的研究 |
| 【英文题名】 | Research of Data Acquisition System Based on Embedded Ethernet |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-10 |
| 【中关键词】 | 嵌入式,以太网,数据采集,原油监测,μCOS-Ⅱ, |
| 【英关键词】 | embed,ethernet,data acquisition,crude oil inspectted,μC/OS-Ⅱ, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>数据收集和处理系统 |
| 【论文摘要】 |
随着Ethernet在诸多领域的广泛应用，许多原本独立的设备和系统开始与Ethernet互联，使越来越多的信息资源共享成为可能。基于嵌入式Ethernet技术的数据采集系统就为这种信息资源的共享提供了物质手段。它在工业控制领域有着迫切的需求和广阔的市场，因此越来越多的企业和个人致力于这方面的研究。
针对原油管道泄漏检测的实际要求，文中设计了一个基于嵌入式Ethernet的远程数据采集系统。该系统将8位MCU与以太网芯片连接，在MCU上嵌入精简的TCP／IP协议栈uIP及实时操作系统μC／OS-Ⅱ。在执行数据采集任务时，MCU对现场采集的数据进行处理，并驱动以太网芯片将数据发送到远程在线监测系统。
硬件部分主要由六个模块组成：信号调理模块、时间校对模块、存储器模块、网络控制模块、WDT模块和电源管理模块。论文分析了嵌入式系统与以太网的连接，并根据该MCU的实际要求，设计了电平转换电路。软件上，根据8位单片机本身资源有限的特点，精简了TCP／IP协议族，包括UDP，ICMP，IP，ARP协议，使之运行在8位单片机上。另外，为了增加系统的可靠性使TCP／IP协议栈更好的运行，课题的程序设计... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-8 |
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第1章 绪论 |
8-16 |
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1.1 引言 |
8 |
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1.2 常用的数据采集系统 |
8-10 |
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1.3 嵌入式系统及其发展趋势 |
10-11 |
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1.4 以太网简介 |
11-14 |
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1.4.1 以太网概述 |
12-13 |
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1.4.2 以太网的发展趋势 |
13-14 |
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1.5 本课题研究的内容及工作安排 |
14-16 |
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第2章 μC/OS-Ⅱ及精简TCP/IP协议栈uIP |
16-26 |
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2.1 μC/OS-Ⅱ的选择及使用 |
16-18 |
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2.2 μC/OS-Ⅱ的任务机制 |
18-21 |
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2.2.1 μC/OS-Ⅱ内核的多任务管理 |
19-20 |
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2.2.2 μC/OS-Ⅱ任务间通信 |
20-21 |
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2.3 μC/OS-Ⅱ的移植 |
21-22 |
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2.4 嵌入式TCP/IP协议栈uIP |
22-24 |
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2.4.1 嵌入式TCP/IP协议栈的特点 |
22 |
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2.4.2 免费的TCP/IP协议栈——uIP |
22-24 |
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2.5 本章小结 |
24-26 |
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第3章 系统的硬件设计 |
26-39 |
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3.1 嵌入式以太网接口分析 |
27-33 |
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3.1.1 接口组成 |
27-28 |
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3.1.2 以太网控制芯片——RTL8019AS |
28-33 |
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3.2 嵌入式设备网络互连的设计 |
33-36 |
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3.2.1 C8051F020单片机简介 |
33 |
|
3.2.2 网络控制模块与主处理器的连接及自身设置 |
33-35 |
|
3.2.3 WDT模块 |
35 |
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3.2.4 硬件电路图 |
35-36 |
|
3.3 网络隔离部分电路 |
36-37 |
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3.4 RS232电平转换电路 |
37 |
|
3.5 本章小结 |
37-39 |
|
第4章 系统的软件设计 |
39-54 |
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4.1 μC/OS-Ⅱ与uIP TCP/IP协议栈的结合 |
39-42 |
|
4.2 协议族简介 |
42-44 |
|
4.2.1 TCP/IP协议族简介 |
42-43 |
|
4.2.2 协议分层 |
43-44 |
|
4.3 网络层协议的实现 |
44-46 |
|
4.3.1 IP协议的实现 |
44-45 |
|
4.3.2 ICMP协议的实现 |
45 |
|
4.3.3 IP协议的C代码实现流程 |
45-46 |
|
4.4 传输层协议的实现 |
46-49 |
|
4.4.1 用户数据报协议UDP的实现 |
46-47 |
|
4.4.2 传输控制协议TCP的实现 |
47-49 |
|
4.5 RTL8019AS以太网驱动程序 |
49-53 |
|
4.5.1 网卡的初始化 |
49-51 |
|
4.5.2 寄存器操作 |
51-52 |
|
4.5.3 数据发送与接收程序设计 |
52-53 |
|
4.6 本章小结 |
53-54 |
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第5章 原油管道的远程数据采集系统 |
54-62 |
|
5.1 数据的前向通道 |
54-57 |
|
5.1.1 信号获取 |
54-56 |
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5.1.2 信号调理模块 |
56-57 |
|
5.2 传输模块设计 |
57-58 |
|
5.3 网络数据交互流程 |
58-60 |
|
5.4 远程采集终端的管理 |
60-61 |
|
5.5 本章小结 |
61-62 |
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第6章 总结与展望 |
62-64 |
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6.1 全文工作总结 |
62 |
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6.2 展望 |
62-64 |
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参考文献 |
64-67 |
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作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
67-68 |
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致谢 |
68 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385463 |
