| 【中文题名】 | 基于CAN总线的数据采集与远程传输系统的设计与实现 |
| 【英文题名】 | Design and Implementio of Data Acquisition and Remote Transmission System Based on CAN-BUS |
| 【学科专业】 | 信号与信息处理 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-31 |
| 【中关键词】 | CAN总线,数据采集传输,液位,以太网,TCPIP协议栈, |
| 【英关键词】 | CAN-BUS,data acquisition and transmission,water level,Ethernet interface,TCP/IP stack, |
| 【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】 |
随着信息技术的飞速发展，工业自动化控制领域正在进行深刻的变革，而现场总线技术正是这场深刻变革的一项重要技术。
本文根据一煤矿多级抽水泵站要求实现对现场贮水池液位等参数集中监控的实际课题，采用现场总线技术中的CAN总线作为传输手段，提出并设计了对现场过程参数的数据进行实时采集、传输、存储和控制的系统。为了扩展其应用范围，在此基础上，增加了中心节点与以太网数据传输的接口及相关协议栈的软件设计。
本文第一部分介绍了课题的相关背景和论文的主要工作。第二、第三部分分别介绍了CAN总线协议、TCP／IP协议以及以太网的相关背景知识。第四部分详细介绍了系统的硬件结构。第五部分深入阐述了系统的软件构成。
系统的软硬件设计均采用模块化的设计思想，在保证系统可靠性和稳定性的前提下，尽量降低系统硬件的设计成本。除中心监控程序外，其它系统软件设计均采用Keil C语言编写，大大提高了系统软件的可扩展性和可移植性。
根据对所设计的系统进行实地测试，基本满足了抽水泵站的实际需要。中心节点与以太网接口以及相关协议栈的实现，为进一步扩展系统远程网络传输奠定了基础。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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ABSTRACT |
4-9 |
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一 绪论 |
9-12 |
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(一) 计算机网络的发展与现场总线 |
9 |
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(二) 企业网络信息集成系统概述 |
9-11 |
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1、过程控制层(PCS) |
10 |
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2、制造执行层(MES) |
10 |
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3、企业资源规划层(ERP) |
10-11 |
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(三) 课题背景及研究意义 |
11 |
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(四) 本论文的主要工作 |
11-12 |
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二 CAN总线协议及主控芯片SJA1000简介 |
12-21 |
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(一) CAN总线简介 |
12-18 |
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1、CAN总线的电气特性 |
13-14 |
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2、CAN的分层结构 |
14 |
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3、CAN总线的报文传输 |
14-17 |
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4、错误检测 |
17-18 |
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5、冲突仲裁 |
18 |
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(二) CAN协议控制器SJA1000简介 |
18-21 |
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三 TCP/IP协议栈及以太网控制芯片RTL8019AS简介 |
21-29 |
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(一) TCP/IP协议及协议栈的设计 |
21-22 |
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1、TCP/IP协议的分层结构 |
21-22 |
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2、TCP/IP协议栈的设计 |
22 |
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(二) 以太网简介 |
22-24 |
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1、以太网简介 |
22-23 |
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2、以太网传输数据的封装和分用 |
23-24 |
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(三) 以太网接口控制芯片RTL8019AS简介 |
24-29 |
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1、RTL8019AS简介 |
24 |
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2、RTL8019AS内部结构 |
24-25 |
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3、RTL8019AS内部RAM与寄存器介绍 |
25-27 |
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4、RTL8019AS的DMA操作的实现 |
27-29 |
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四 系统硬件设计与实现 |
29-41 |
|
(一) 系统结构框图及功能 |
29-30 |
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(二) 数据采集节点的硬件设计与实现 |
30-34 |
|
1、数据采集节点硬件结构框图及介绍 |
30-32 |
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2、数据采集节点硬件电路图 |
32-34 |
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(三) 中心节点硬件电路设计与实现 |
34-41 |
|
1、微控制器及其辅助电路的设计与实现 |
34-35 |
|
2、CAN接口电路 |
35-37 |
|
3、以太网接口电路 |
37 |
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4、RS232接口电路 |
37-39 |
|
5、电源电路 |
39-41 |
|
五 系统软件的设计与实现 |
41-67 |
|
(一) CAN总线数据传输的软件设计与实现 |
41-44 |
|
1、SJA1000库函数的建立 |
41-42 |
|
2、SJA1000的初始化 |
42 |
|
3、CAN报文的发送与接收 |
42-44 |
|
(二) 数据采集节点的软件设计与实现 |
44-47 |
|
1、AT89C51的初始化 |
44-45 |
|
2、TLC2543的初始化 |
45 |
|
3、定时器0中断处理模块 |
45-46 |
|
4、数据抗干扰处理 |
46-47 |
|
(三) 中心监控PC与CAN中心节点通信软件的设计与实现 |
47-53 |
|
1、VB语言及相关控件介绍 |
47 |
|
2、SQL Server简介及ODBC概述 |
47-48 |
|
3、UART通信协议的设计与实现 |
48-51 |
|
4、VB程序的设计与实现 |
51-53 |
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(四) 以太网驱动控制芯片RTL8019AS驱动程序设计 |
53-56 |
|
1、RTL8019AS的复位 |
53 |
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2、RTL8019AS的初始化 |
53-54 |
|
3、RTL8019AS数据发送程序 |
54-55 |
|
4、RTL8019AS数据接收程序 |
55-56 |
|
(五) TCP/IP协议栈的实现 |
56-66 |
|
1、以太网帧格式 |
56-58 |
|
2、ARP协议的实现 |
58-59 |
|
3、IP协议的实现 |
59-62 |
|
4、ICMP协议的实现 |
62-63 |
|
5、UDP协议的设计与实现 |
63-66 |
|
(六) CAN中心节点的工作流程 |
66-67 |
|
六 结论 |
67-68 |
|
参考文献 |
68-71 |
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附录 |
71-86 |
|
致谢 |
86 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.386293 |
