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基于TCP/IP网络技术的嵌入式系统的研究
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摘要
长期以来,作为一种重要的数据记录仪表,无纸记录仪被广泛地应用于各种工业现场。21世纪是网络的世界,Internet网络的出现也从根本上改变着工业现场的控制。但在目前,大多数记录仪系统还处于单独应用的阶段,以单个微处理器为核心,与一些检测、伺服、指示、控制设备配合来实现一定的功能。即便是利用RS-232、RS-485等总线将微处理器组网,这种网络的有效半径比较有限,随着系统所需传送的信息量的日增,传输数据的速度的限制也日益明显,并且一般是孤立于Internet网络之外的。无纸记录仪等嵌入式设备接入到Internet网上有如下的好处:
     ·不需要专用的底层控制通信线路,可以利用现成的企业内部网进行底层控制;
     ·通信协议是标准和统一的,而且TCP/IP协议是独立于任何厂家的硬件的;
     ·传一次信息,所有想收到的用户机都可以按照各自的需要给予显示和操作,实时数据会自动更新,易于仪器本身实现实时监控;
     ·嵌入式系统接入Internet后,将使远程监测、远程控制、远程诊断和远程维护变得非常容易;
     ·网络计算机可以通过网络彼此互为后备机,一旦某台计算机出了故障,故障机的任务就可以由其他计算机代为处理,大大提高了系统的可靠性。
     PC机的联网已经成为今天的现实,工业现场实现网络化是今后网络技术发展的一个重要方向,工业以太网的发展有着无可比拟的优越性,前景不可限量。
     本文共以八章的篇幅来阐述如何通过TCP/IP网络,实现无纸记录仪的联网监控。
     第一章绪论,简单的介绍了嵌入式系统的概念、以太控制网络、工业控制的发展和无纸记录仪的发展情况,介绍了几种嵌入式系统接入网络的方案。同时也概要的介绍了课题研究的背景、论文内容和结构。
     第二章结合课题介绍了关键技术:TCP/IP协议。协议是按网络分层来定
    
    浙江大学硕士学位论文
    义的,所以首先介绍了网络分层结构和相应各层的协议,也特别介绍了嵌入式
    TCP/IP协议的概念,最后阐述了在本课题中为什么在传输层采用UDP而非TCP
    协议。
     第三章重点介绍了TCP八P网络接入嵌入式模块的硬件结构,包括主要芯
    片89C52、RTLSO19As、脉冲变压器Fc22,最后给出一个完整的硬件结构图。
     第四章是详尽阐述网络接入嵌入式模块的软件设计,它进一步的介绍了
    RTL8019AS的数据传输功能,数据在以太网的传输形式一一帧,系统地阐述了
    如何利用89C52控制RTLSO19AS实现系统与TCP八P网络的连接。
     第五章主要是PC管理机的编程,它包括两个部分,一是PC应用Socket
    编程与TC即P网络连接,实现与89C52为主控制器的网络接入模块的数据通讯;
    二是对从记录仪上采集来的数据进行相应的处理和保存。
     第六章主要介绍了网络接入模块及无纸记录仪之间的RS一232通讯,及PC
    机、网络接入模块与无纸记录仪之间数据通讯的协议约定和实现。
     第七章跟踪新技术,提出一种新的网络接入方案。主要介绍了相关的技术
    32位ARM嵌入式处理器和uCOSn。
     最后一章是结论与展望,指出在工业控制领域,将来可以以工业以太网来
    统一现场总线的诸多标准。
As an important instrument to record data, paperless recorder is used in many kinds of industry fields widly. 21 st centery is the network world, Internet changed our life and work completely. But now ,most of the recorder systems are still used lonely, the single MPU as the core of the system, it can relize some functions when worked together with the devices for check, servo, indication, control. Maybe we can use RS-232 or RS-485 bus and so on to make the MPUs into a special net, but the radius of the net is limited, the protocols of communication are not enough, and the net is not correlative with Internet. Embedded equipment such as paperless recorder connected to Internet can be benefited from:
    The embedded equipment to Internet needn't the special communication line , we can reach anywhere through the Internet line.
    Communication protocols is ready and open, any the equipment can be the part of the Internet by TCP/IP protocols.
    Informations from the network is rich,the Real-time data can be updated automaticly, the operations for the equipment can be fed back in time .
    When the user get the data, can display and operation the data freely .for example ,the executor can watch and control;the manager can change the run mode and execute some important decisions.
    To connect PC to Internet has been relized, then connect the industry field equipment to Internet is the trend for the future , the Ethernet has a wonderful future.
    The paper can be devided into 8 chapters to explain how to control the paperless recorders with the TCP/IP net.
    Chapter one is exordium, it introduces the concept for embedded system, ethernet for control, the development of the industry control and the development
    
    
    of the paperless recorder, to show several methods to connect the embedded system to Internet. At the same time we also introduced simply the background for the task, the content and structure for the paper.
    Chapter two introduced the key technic: TCP/IP protocols. The protocols are defined according to the layers of the network, so we must know the layers structure for the network and the protocol in every layer, then explains the the concept for the embedded TCP/IP protocols, last we explains particularly why we used UDP but not TCP.
    Chapter three shows the hardware structure for the TCP/IP network interface embedded system,it includs the MCU 89C52, NIC RTL8019AS, impulse transformer FC22, in the last we get a whole hardware structure chart. Chapter four introduced the software design of the system for the chapter three.
    Chapter five is mainly the program of PC, it include two parts:one for the connect PC to TCP/IP net with Socket program, and realized the communication between PC and 89C52 for the network interface system;the other is the deal with the data,and saved it.
    Chapter six introduces the communication between the network interface system and the paperless recorder, and the communication protocols for the three parts:PC, the network interface system and paperless recorder.
    Chapter seven, facing the new technic, we discussed a new method to connect the network with ARM embedded processor and embedded operation system -uC/OSH.
    Chapter eight is the conclusion and prospect.In the future the Ethernet will be the standard for Fieldbus.
引文
【1】葛利鹏 《网络仪表的研究》 硕士学位论文 北京工业大学 2001.5
    【2】赵海.《嵌入式Internet—21世纪的一场信息技术革命》,清华大学出版社,2001:23-25
    【3】Jim Montague.What's left to say about industrial Ethernet. Control Engineering, May 2001:7-17
    【4】Ellen Fussel.Striking up communications with factory-floor Ethemet.ISA:Intech, April 2001:7-17
    【5】贾东耀,《工业控制网络结构的发展趋势》 工业仪表与自动化装置 2002.5.
    【6】赖昊,孙翱,何熙文著,《实时控制网络与Internet》,微处理机,1999年第2期。
    【7】阳宪惠主编,《现场总线技术及其应用》,清华大学出版社,1998.6
    【8】成继勋著,《现场总线标准与展望》,计算机技术与自动化,1999.11
    【9】魏庆福,《现场总线技术的发展与工业以太网综述》 工业控制计算机,2002.vol15.1
    【10】穆菁,《嵌入式TCP/IP协议的实现》 硕士学位论文,西北工业大学,2002.3
    【11】http://www.embed.com.cn
    【12】http://www.embedded-tech.com.cn
    【13】余永权.《嵌入式系统、智能家电及家居网络》.单片机与嵌入式系统应用,2001.1
    【14】李明 《嵌入式互联网络接口的设计与开发》,工业控制计算机,2002.vol15.8
    【15】金建祥,《九十年代显示记录新概念——无纸记录仪》,化工自动化及仪表,1995.10
    【16】潘险峰,《小长图无纸记录仪的研究开发》,硕士学位论文,2002.2
    【17】潘哲军,《基于PC104结构的无纸记录仪的软件开发》,硕士论文,1999
    【18】Andrew S.Tanenbaum,‘Computer Networks’,熊贵喜,王小虎译、李学农审《计算机网络》 清华大学出版社 1998
    【19】Timothy Parker著,许宏丽等译,林波等审校《TCP/IP揭密》电子工业出版社,1999
    【20】科默《TCP/IP网络互连技术设计与实现》(第2版,卷2)清华大学出版社,1998
    【21】谢希仁,《计算机网络》,大连理工大学出版社,1996.2
    【22】Douglas E,Stevens D,《用TCP/IP进行网际互连》(M),林瑶译,北京,电子工业出版社,1998。
    【23】W.Richard Steven,《TCP/IP详解卷1:协议》,范建华,北京,机械工业出版社,1993。
    【24】John Ray著,王建华,陈一飞,董志敏等译.《TCP/IP开发使用手册》.机械工业出版社.1999:7-10
    【25】Tim Parker,Mark Sportack著,前导工作室译.《TCP/IP技术大全》.机械工业出版社.2000:78-81.
    
    
    【26】Black, Uyless D.TCP/IP and Related Protocols. New York:McGraw-Hill.
    【27】孟凡伟 《基于TCP/IP协议的嵌入式测控技术的研究》 硕士学位论文 哈尔滨工业大学 2002.7
    【28】周明天、汪义勇,《TCP/IP网络编程原理与技术》,清华大学出版社,1993.12
    【29】RFC791 【Postel 1981a】
    【30】金庆华《TCP/IP传输层协议剖析》 计算机与现代化 1998.1
    【31】RFC 768 【Postel 1980】
    【32】RFC 826 【Plummer1982】
    【33】胡汉才,《单片机原理及其接口技术》 清华大学出版社,1996
    【34】孙涵芳、徐爱卿,《MCS-51/96系列单片机原理及应用》,北京航空航天大学出版社,1990
    【35】RTL8019AS Realtek Full-Duplex Ethernet Controller with Plug and Play Function(RealPNP) DATASHEET 2001.5
    【36】http:www.laogu.com
    【37】陈学泉 《嵌入式TCP/IP协议的研究》 硕士学位论文 哈尔滨工业大学 2002.6
    【38】刘彦明,李鹏 《实用网络编程技术》 西安电子科技大学出版社,1998
    【39】张毅刚等,《MCS-51单片机应用设计》,哈尔滨工业大学出版社,1989
    【40】陈汝金,《微机与单片机接口技术及应用》,电子科技大学出版社,1992
    【41】Richard c L,《Visual C++5开发人员参考手册》(M),徐军译,北京,机械工业出版社,1998。
    【42】David J. Kruglinski, Scot Wingo, George Shepherd, Inside Visual C++, fifth edition, Microsoft Press.
    【43】蒋东兴,林鄂华,陈棋得,印敏,刘启新,《Windows Sockets网络程序设计大全》,清华大学出版社,1998。
    【44】侯捷,《深入浅出MFC》,华中理工大学出版社,1998
    【45】Quinn and Shute. Windows Sockets Network Programming. USA:Addison-Wesley, 1996
    【46】雷斌,杨建华,黄超,何斌等.《Visual C++6.0网络编程技术》.人民邮电出版社.2000:25-28
    【47】Anthony Jones,Jim Ohlund.Windows 《网络编程技术》.北京:机械工业出版社,2000
    【48】蒋雨清 《WinSock编程初探》,徐州师范大学学报,2000年12月第18卷,第4期
    【49】王德力 刘希宝 《Socket编程技术》,辽宁师专学报,2002年6月,第4卷,第2期
    【50】王华等.《Visual C++6.0编程实例与技巧》.北京:机械工业出版社,1999.
    【51】万福君 潘松峰等编著 《单片微机原理系统设计与应用》,中国科技大学出版社,2001
    
    
    【52】马忠梅 马广云 徐英慧 田泽,《ARU嵌入式处理器结构与应用基础》,北京航空航天大学出版社,2002。
    【53】http:www. arm. com
    【54】邵贝贝译,《uC/OSⅡ源码公开的实时嵌入式操作系统》,中国电力出版社.2001
    【55】邵贝贝,《研究和掌握嵌入式RTOS的途径》,电子产品世界.2000.7
    【56】徐晓钢 高兆法 王秀娟,《Visual C++入门与提高》,清华大学出版社,2002
    【57】邬宽明,《CAN总线原理和应用系统设计》,北京航空航天大学出版社,1996.
    【58】瞿坦,《数据通信及网络基础》,华中理工大学出版社,1996
    【59】樊明伟 彭炳忠,《微型机网络技术及应用》,四川大学出版社
    【60】孟庆余 蒋心晓.《Intranet的体系结构》,国际电子报,1997
    【61】胡道元,《信息网络系统集成技术》,清华大学出版社,1996
    【62】杨廷善 周莉,《计算机和测控系统总线手册》,人民邮电出版社,1993
    【63】鲁士文,《计算机网络原理与网络技术》,机械工业出版社,1996.9
    【64】潘其光 王有章,《自动平衡式记录仪原理及维修》,国际工业出版社,1994
    【65】王毅红等,《工业控制集散系统监控级组态软件JSCONF的设计及实现》,电脑开发与应用,1996,Vol.9,No.3
    【66】沈平 赵宏 孙优贤,《工程控制理论基础》,浙江大学出版社,1991.4
    【67】魏军等,《微机TCP/IP实用指南》,北京科海培训中心,1992.10
    【68】http://www. p8s. com
    【69】杨昌火昆,《正在进入控制领域的工业以太网》,中国机电一体化技术应用协会,2000
    【70】张云生,《实时控制系统软件设计原理及应用》,国防工业出版社,1998.12
    【71】《实时多任务操作系统RTOS简介》,http:www.bil-system.com
    【72】Micbael Barr,《c/c++嵌入式系统编程》,中国电力出版社,2000
    【73】J.F.DiMarzio著,苗晓辉译,《网络体系结构及设计》,人民邮电出版社,2001
    【74】《网络核心技术内幕》,Cisco Systems公司著,希望图书创作室译,北京希望电子出版社,1999
    【75】李华主编,《MCS-51系列单片机实用接口技术》,北京航空航天大学出版社,1993
    【76】William Stallings著,毛迪林等译,《局域网与城域网》,电子工业出版社,2001
    【77】尚晓航 陈强编著,《计算机局域网与Windows NT实用教程》,清华大学出版社,2000
    【78】张彝编著,《网络综合布线工程技术》,人民邮电出版社,2002

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