基于嵌入式系统工业串口集线器的设计与测试.pdf

北京邮电大学
硕士学位论文
基于嵌入式系统工业串口集线器的设计与测试
姓名:王力轩
申请学位级别:硕士
专业:软件工程
指导教师:杨俊
20080101
基于嵌入式系统工业串口集线器的设计与测试摘要嵌入式系统早已融入我们的生活,今天的移动电话、手表、电子游戏机、⒌缡印⒈涞燃矣玫缱佑胪ㄐ挪罚缍怠⒌缍自行车乃至于电车等电动交通工具的控制核心,无不与嵌入式系统息息相关。除了这些我们在日常生活中可以看到的家电产品、工业与军事应用的独立产品之外,许多大型计算机系统,事实上也是由许多小型的嵌入式系统所组成。但是工业设备要求有很好的稳定性和可靠性,很宽的操作温度范围,很强的抗电磁干扰能力,很低的系统故障率,可以长期连续地工作等特点。本文根据我国嵌入式系统当前的应用现状,介绍了嵌入式系统和嵌入式操作系统,重点介绍了嵌入式僮飨低常治隽饲度胧蚅在工业设备中应用的可行性,将τ在工业设备上需要重点考虑的问题和实际解决方案。在对度胧较低撤治龊脱芯康幕∩希岷瞎究蒲锌7⑾钅俊肮业串口集线器产品开发”,论述了如何以。:诵氖迪该产品的设计开发,该设计开发包括总体软硬件框图设计、各个软硬件模块的技术功能特性和具体设计方法。本文最后给出了工业串口集线器的主要功能技术指标和检验测
试结果,根据实际测试结果和一段时间的运行情况,证明本人设计的工业串口集线器在技术功能、稳定性、可靠性和实时性方面达到工业级标准。嗣时由于将嵌入式僮飨低吵晒ττ糜诟霉ひ荡占线器中,极大的提高了工业串口集线器的功能和智能,同时减少了开发周期,使得本人设计的工业串口集线器具有很高的性能价格比。关键词:嵌入式ひ荡诩咂
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圜期:翌呈:三:型独创性虼葱滦声明教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任研究生在校攻读学位期闯论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权傈本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究王作及取褥的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的走容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京邮电大学或其他何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人签名:关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定,即:蟹并向国家有关部门或机构送交论文的复印箨和磁盘,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芟嶙袷卮斯娑本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。本入签名:导师签名:
第一章绪论项目背景工业串口集线器是工业上广泛使用的一种组网设备,目前市场上大部分串和数据,并将控制命令或数据实时送入工业设备,以此来控制工业设备的运行。口集线器是民用级的,其传输性能和稳定性及智能性满足不了工业级用户需求。因此需要开发工业级串口集线器,本文对开发工业串口集线器的设计及测试进行了详细论述。工业串口集线器的典型组网应用见图,它通过凇以太网接口和多台工业设备连接,并通过/以太网接口接入工业以太网或接口螴、建议尤隤/渖璞福通过工业以太网或疭网络和控制中心的计算机服务器连接。该设备一方面实时接收工业设备送来的各种数据,并通过工业以太网或疭网络将接收到的数据传送到控制中心计算机服务器中,计算机服务器对接收到的数据进行统计、分析和处理;另一方面该设备接收控制中心发来的各种控制命令图工业串口集线器应用连接示意图工业设备传输网服务器机
目前典型的代表是镜腁架构处理器。嵌入式系统概述可以长期连续地工作。同时由于该组网设备用于工业设备的实时数据采集和控制,所以要求它有很低的故障率、数据传输差错率和很小的数据传输延时。本人选择了和魑4舜慰7⒐ひ荡诩咂鞯那度胧轿⒋砥骱颓入式操作系统。为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的架构可分成五个部分:处理器、内嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般具备鎏氐悖据不完全统计,目前全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过种,流行的体系结构有多个系列。嵌入式处理器目前主要有因为本人开发的是面向工业应用的组网设备,所以要求它有很好的稳定性和可靠性,很宽的操作温度范围,很强的抗电磁干扰能力,很低的数据差错率,嵌入式系统欢ㄒ逦#阂杂τ梦V行摹⒁约扑慊际存、输入/输出、操作系统与应用软件。嵌入式操作系统软件要求实时和多任务操作,应用程序控制着系统的运作和行为,而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。允凳焙投嗳挝裼泻芮康闹С帜芰Γ芡瓿啥嗳挝癫⑶矣薪隙痰闹卸舷煊