机动车检测系统中多功能数据采集器的设计
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摘要
随着机动车的普及,城市交通系统的负荷日益加重。建立高效、可靠、实时、低价的机动车检测系统是当务之急。Internet网已成为现代社会最为重要的基础信息设施之一,应用Internet网可实现机动车检测的远程控制、参数的网络测量及信息共享等,其中最重要的技术之一是实现嵌入式TCP/IP协议族。
本文以数据采集技术和嵌入式以太网技术为依托,以机动车检测技术为应用课题,对机动车检测系统中数据采集与控制部分进行了研究。
首先,介绍了系统的硬件设计和软件设计部分。应用51系列MCU、以太网络接口芯片、RS232串行接口芯片、A/D转换器及并行接口芯片等接口电路完成系统硬件架构的设计。软件设计中,由于8位单片机本身资源有限,精简了TCP/IP协议族,实现了UDP、TCP、ICMP、IP、ARP协议。在此基础上,设计了一个网络化单片机数据采集和控制系统。该系统能通过以太网接入Internet,进行16通道模拟量采集和远程传送,并实现12路的开入开出控制。选用SST89E564RD单片机还实现了在线仿真和编程的功能,大大节约了开发成本。
其次,采用VB6.0语言与Window98/2000/XP等为软件开发平台,对系统进行了测试。经过几个月的软硬件测试表明:系统设计合理、稳定可靠,已基本实现了最初的设计目标。课题的实现对于向其它类似系统移植该项技术奠定了基础,有很好的参考价值。
Urban transportation systems are overloaded because of the popularization of vehicles. Establishing efficient, reliable, real-time, low-cost vehicle detection system is exigent. The Internet has become one of the most important foundational information equipments in modern society, applying internet we can achieve the remote control, measuring parameters by network, and sharing information in the vehicle detection system. One of the key technologies about the vehicle detection system is to realize embedded TCP/IP protocol stack.
In this dissertation we mainly researched the data acquisition and control system in the vehicle inspection system on the basis of data acquisition and embedded internet technology.
Firstly, we introduced entire hardware design and software design schemes. The system is made up of 51 series Micro Controller Unit (MCU), Ethernet interface chip, RS232 serial, A/D converters and 8255A line print terminal (LPT) etc interface circuits. In the software design, according to the character of the 8-bit MCU's limited resources, we have simplified the TCP/IP protocol family (UDP, ICMP, IP, ARP etc.). On the base of that, we designed a network data acquisition and control system. The designed system can access the internet through Ethernet, collect 16 channels' analog signals and transmit them by internet, and realize 12 channels' input-output control. SST89E564RD MCU can be used to realize online debugging and downloading functions, which greatly economized development cost.
Then, we used VB6.0 language and Window98 / 2000 / XP etc as the software development platforms to realize inspection functions and control functions. After several months' designing and testing on hardwares and softwares, we validated that our system design was reasonable, the function was steady and credible.We achieved the design aim. The accomplishment of this research has a great reference value and can be a good foundation for other compatible systems which utilize this technology.
本文以数据采集技术和嵌入式以太网技术为依托,以机动车检测技术为应用课题,对机动车检测系统中数据采集与控制部分进行了研究。
首先,介绍了系统的硬件设计和软件设计部分。应用51系列MCU、以太网络接口芯片、RS232串行接口芯片、A/D转换器及并行接口芯片等接口电路完成系统硬件架构的设计。软件设计中,由于8位单片机本身资源有限,精简了TCP/IP协议族,实现了UDP、TCP、ICMP、IP、ARP协议。在此基础上,设计了一个网络化单片机数据采集和控制系统。该系统能通过以太网接入Internet,进行16通道模拟量采集和远程传送,并实现12路的开入开出控制。选用SST89E564RD单片机还实现了在线仿真和编程的功能,大大节约了开发成本。
其次,采用VB6.0语言与Window98/2000/XP等为软件开发平台,对系统进行了测试。经过几个月的软硬件测试表明:系统设计合理、稳定可靠,已基本实现了最初的设计目标。课题的实现对于向其它类似系统移植该项技术奠定了基础,有很好的参考价值。
Urban transportation systems are overloaded because of the popularization of vehicles. Establishing efficient, reliable, real-time, low-cost vehicle detection system is exigent. The Internet has become one of the most important foundational information equipments in modern society, applying internet we can achieve the remote control, measuring parameters by network, and sharing information in the vehicle detection system. One of the key technologies about the vehicle detection system is to realize embedded TCP/IP protocol stack.
In this dissertation we mainly researched the data acquisition and control system in the vehicle inspection system on the basis of data acquisition and embedded internet technology.
Firstly, we introduced entire hardware design and software design schemes. The system is made up of 51 series Micro Controller Unit (MCU), Ethernet interface chip, RS232 serial, A/D converters and 8255A line print terminal (LPT) etc interface circuits. In the software design, according to the character of the 8-bit MCU's limited resources, we have simplified the TCP/IP protocol family (UDP, ICMP, IP, ARP etc.). On the base of that, we designed a network data acquisition and control system. The designed system can access the internet through Ethernet, collect 16 channels' analog signals and transmit them by internet, and realize 12 channels' input-output control. SST89E564RD MCU can be used to realize online debugging and downloading functions, which greatly economized development cost.
Then, we used VB6.0 language and Window98 / 2000 / XP etc as the software development platforms to realize inspection functions and control functions. After several months' designing and testing on hardwares and softwares, we validated that our system design was reasonable, the function was steady and credible.We achieved the design aim. The accomplishment of this research has a great reference value and can be a good foundation for other compatible systems which utilize this technology.
引文
[1] 中华人民共和国国家标准.机动车运行安全技术条件.GB7258-1997
[2] 中华人民共和国国家标准.机动车安全检测设备检定技术条件.GB/T11798-2001
[3] 沈兰荪编著.数据采集技术,安徽:中国科学技术大学出版社,1990.8
[4] International Standard Organization, Road Vehicles-Interchange of Digital Information-Controller Area Network for High Speed Communication Draft Amendment, ISO 11898-1993/DAM 1, 1994
[5] Klaus Burger.《Periodical Emission and Safety Inspection for Vehicle-Vehicle Safety Testlane "EURO SYSTEM 2000"》. 97 Shenzhen International Automotive Safety Inspection Symposium
[6] VAMAG.《Platform Electronic Brake Tester》.97 Shenzhen International Automotive Safety Inspection Symposium
[7] 顾文艳,毛恩荣.基于新国标的机动车安全技术性能全自动检测系统[J].中国农业大学学报.2000,5(4):109-112
[8] 崔靖,周忠川.汽车综合性能检测.上海科学技术文献出版社.2003
[9] 中国机动车安全检测技术研究会.汽车安全检测微机控制系统[M].警官教育出版社 1993
[10] 熊育悦,赵哲分.工业以太网的控制系统中的应用前景[J].仪表技术,2002 (3), 37-39
[11] 陈积明,王智,孙优贤.工业以太网的研究现状及展望[J].化工自动化及仪表 2001,28 (6),1-4
[12] 马利、李佐儒、杨四海.实现电子设备的网络化解决方案[J],单片机与嵌入式系统应用 2002(1-6)合订本,179-181
[13] 杨春生.机动车运行安全检测计量标准的研究[D].四川大学硕士论文,2004
[14] 刘云卿.机动车检测复合推进式控制方法及其系统:中国,1664541[P]. 2005-09-07
[15] 蒋东方,杨恒,陈明.全自动汽车安全性能检测线测控系统设计[J].工业控制计算机,2000, 13(3)
[16] 李广弟,朱月秀,王秀山.单片机基础[M].北京航空航天大学出版社,2003.1
[17] 康华光.电子技术基础(模拟部分)[M].高等教育出版社,1998.7
[18] 微型计算机及外部设备常用芯片手册编辑委员会编.微型计算机及外部设备常用芯片手册. 清华大学出版社,1999.10
[19] 周立功。单片机实验与实践.北京航空航天大学出版社,2004.8
[20] http://www.sst.com/
[21] SSTEasyIAP 和 Boot-Strap Loader(BSL)软件用户指南,来自网络
[22] SST89E/V5xRD2、SST89E/V554RC、SST89E/V564RD SoftICE 用户指南,来自网络
[23] 赵海兰,钱国宝,徐煜祥.利用 SST89C58 的 IAP/ISP 实现的在线仿真技术[J]. 沙洲职业工学院学报,2003,6(5):8-11
[24] 林焯华,蒋梁中,姚锡凡,王春宝.一个单片机串行数据采集及传输模块的设计[J].微计算机信息,2006,22(10-2):229-231
[25] 姜伟光,郝磊.X5045 电路及其应用[J].国外电子元器件,2002(5):48-51
[26] 周向红. X5045 芯片在单片机系统中的应用[J].现代电子技术,2006(5):111-112,116
[27] 王鹏飞,崔文兵,陈钧.12 位模/数转换器 AD574 在测试仪中的应用[J].微电子技术,2000,28(6),58-62
[28] 马忠梅等.单片机 C 语言应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社,2001
[29] RTL8019AS Specification .Realtek Semiconductors CO., LTD.
[30] RTL8019AS Realtek Full-Duplex Ethernet Controller with Plug and Play Function SPECIFICATION, REALTEK SEMI-CONDUCTOR CO.LTD, 1996.2
[31] 曹宇、魏丰、胡士毅.用 51 单片机控制 RTL8019AS 实现以太网通讯[J],电子技术应用,2003.10
[32] 何锐波、赵英俊.一种以太网与 8 位单片机的连接方法[J],单片机与嵌入式系统应用 2002(7-12)合订本,203-206
[33] 葛永明,林继宝.嵌入式系统以太网接口的设计[J].电子技术应用,2002(3).25-27
[34] 邓 龙 军 , 梁 志 坤 , 王 泽 芳 . 单 片 机 在 以 太 网 通 信 中 的 应 用 [[J]. 广 东 工 业 大 学 学报,2001,18(4),20-24
[35] 王勇,姚亦峰,陈抗生.一种嵌入式系统接入 Internet 的方法及实现[[J].电子技术,2000(9).12-15
[36] 张飞舟,邓旭明,王豪.嵌入式工业以太网接口开发与应用.计算机工程,2003,29(16):154-156,194
[37] 尚晨旭,邢化锋,柴燕,高静.用单片机实现以太网卡通信的设计[J].电子工程师,2006,32(2):53,54,57
[38] 项敏,王学军.嵌入式工业以太网控制方案的研究[J],现代电子技术,2004(6)49-51
[39] 胡俊.工业以太网和基于 Internet 的远程监控系统[J].世界仪表与自动化,2002,6 (2)
[40] 蔡方伟,吴章维,刘耽,魏成文.ControlNet-DeviceNet 现场总线技术[J].宝钢技术,2001(6),34-38
[41] 蔡宁果,何晓琼.用 8 位单片机实现串口一以太网转换器[J].电子技术应用,2002 (2)14-16
[42] 许华明,习友宝.以太网数据采集模块的设计与实现[J].世界仪表与自动化,2004(2)27-31
[43] 江思敏,姚鹏翼等.《Protel 电路设计教程》[M].清华大学出版社,2002.9
[44] 单片机与 TCP/IP 网络之以太网协议,http://www.laogu.com/
[45] (美)W.Richard Stevens.TCP/IP 详解卷 1:协议[M].机械工业出版社,2000.4
[46] Behrouz A. Forouzan, Sophia Chung Fegan 著,谢希仁译.TCP/IP 协议族[M].清华大学出版社,2001
[47] Douglas E. Comer David L. Stevens 著,张娟等译.用 TCP/IP 进行网际互连(第二卷)[M].电子工业出版社,2001
[48] RTL8019AS Datasheet[Z].http://www.realtek.com.tw/
[49] 杨屹.NE2000 网卡芯片驱动程序[EB/OL]. http://www.zlgmcu.com/philips/embededlNE2000driver.pdf
[50] 陈学泉、关宇东.嵌入式 TCP/IP 协议单片机技术在网络通信中的应用,电子技术应用,2003.3 ,79-83
[51] C.D.Maciel, C.M.Ritter,TCP/IP networking in process control plants, Comput.Ind. Eng.35 (1998) 611-614
[52] 周明天,汪文勇.TCP/IP 网络原理与技术.北京:清华大学出版社,1994
[53] ThomasF.An Introduetion to TCP/IP for Embedded Engineers[J]. Embedded System Conferenee,SanFraneiseo,2002(3):50-370
[54] Sx-Stack:Internet Protocols Implementation[Z].Scenix semiconductor inc,2000
[55] TCP Virtual Peripheral Implementation[Z].Scenix semiconductor inc,2000
[56] 荀建兵.工业网络中以太网可靠性探讨[[J].自动化博览
[57] IEEE802.3-2002,Carrier sense multiple access with collision detection[CSMA/CD]access method and physical layer specifications[S].
[58] Douglas EComer. Internet working With TCP/IP V01 1:Prineiples,Protocol, And Architectures[M].Fourth Edition,Publishing House of Electronics Industry,2001
[59] 陈翠,田捷,王金刚.嵌入式软件开发技术.北京:国防工业出版社,2003
[60] 郑文波著.控制网络技术[M].清华大学出版社,2001.8
[61] Adam Dunkels, Full TCP/IP for 8-Bit Architectures, Swedish Institute of Computer Science, http://www.sics.se/adam/
[62] (美)Anthony Jones Jim Ohlund. Windows 网络编程技术[M].机械工业出版社,2000.3
[63] 陈功富、徐志伟编著.计算机通信与网络技术,哈尔滨工业大学出版社,2000.9
[64] 郑阿奇,曹戈.Visual Basic 实用教程.北京:电子工业出版社, 2003
[65] 管志民,张秀茂.Visual Basic for Windows API 参考手册.北京科学出版社,1995
[2] 中华人民共和国国家标准.机动车安全检测设备检定技术条件.GB/T11798-2001
[3] 沈兰荪编著.数据采集技术,安徽:中国科学技术大学出版社,1990.8
[4] International Standard Organization, Road Vehicles-Interchange of Digital Information-Controller Area Network for High Speed Communication Draft Amendment, ISO 11898-1993/DAM 1, 1994
[5] Klaus Burger.《Periodical Emission and Safety Inspection for Vehicle-Vehicle Safety Testlane "EURO SYSTEM 2000"》. 97 Shenzhen International Automotive Safety Inspection Symposium
[6] VAMAG.《Platform Electronic Brake Tester》.97 Shenzhen International Automotive Safety Inspection Symposium
[7] 顾文艳,毛恩荣.基于新国标的机动车安全技术性能全自动检测系统[J].中国农业大学学报.2000,5(4):109-112
[8] 崔靖,周忠川.汽车综合性能检测.上海科学技术文献出版社.2003
[9] 中国机动车安全检测技术研究会.汽车安全检测微机控制系统[M].警官教育出版社 1993
[10] 熊育悦,赵哲分.工业以太网的控制系统中的应用前景[J].仪表技术,2002 (3), 37-39
[11] 陈积明,王智,孙优贤.工业以太网的研究现状及展望[J].化工自动化及仪表 2001,28 (6),1-4
[12] 马利、李佐儒、杨四海.实现电子设备的网络化解决方案[J],单片机与嵌入式系统应用 2002(1-6)合订本,179-181
[13] 杨春生.机动车运行安全检测计量标准的研究[D].四川大学硕士论文,2004
[14] 刘云卿.机动车检测复合推进式控制方法及其系统:中国,1664541[P]. 2005-09-07
[15] 蒋东方,杨恒,陈明.全自动汽车安全性能检测线测控系统设计[J].工业控制计算机,2000, 13(3)
[16] 李广弟,朱月秀,王秀山.单片机基础[M].北京航空航天大学出版社,2003.1
[17] 康华光.电子技术基础(模拟部分)[M].高等教育出版社,1998.7
[18] 微型计算机及外部设备常用芯片手册编辑委员会编.微型计算机及外部设备常用芯片手册. 清华大学出版社,1999.10
[19] 周立功。单片机实验与实践.北京航空航天大学出版社,2004.8
[20] http://www.sst.com/
[21] SSTEasyIAP 和 Boot-Strap Loader(BSL)软件用户指南,来自网络
[22] SST89E/V5xRD2、SST89E/V554RC、SST89E/V564RD SoftICE 用户指南,来自网络
[23] 赵海兰,钱国宝,徐煜祥.利用 SST89C58 的 IAP/ISP 实现的在线仿真技术[J]. 沙洲职业工学院学报,2003,6(5):8-11
[24] 林焯华,蒋梁中,姚锡凡,王春宝.一个单片机串行数据采集及传输模块的设计[J].微计算机信息,2006,22(10-2):229-231
[25] 姜伟光,郝磊.X5045 电路及其应用[J].国外电子元器件,2002(5):48-51
[26] 周向红. X5045 芯片在单片机系统中的应用[J].现代电子技术,2006(5):111-112,116
[27] 王鹏飞,崔文兵,陈钧.12 位模/数转换器 AD574 在测试仪中的应用[J].微电子技术,2000,28(6),58-62
[28] 马忠梅等.单片机 C 语言应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社,2001
[29] RTL8019AS Specification .Realtek Semiconductors CO., LTD.
[30] RTL8019AS Realtek Full-Duplex Ethernet Controller with Plug and Play Function SPECIFICATION, REALTEK SEMI-CONDUCTOR CO.LTD, 1996.2
[31] 曹宇、魏丰、胡士毅.用 51 单片机控制 RTL8019AS 实现以太网通讯[J],电子技术应用,2003.10
[32] 何锐波、赵英俊.一种以太网与 8 位单片机的连接方法[J],单片机与嵌入式系统应用 2002(7-12)合订本,203-206
[33] 葛永明,林继宝.嵌入式系统以太网接口的设计[J].电子技术应用,2002(3).25-27
[34] 邓 龙 军 , 梁 志 坤 , 王 泽 芳 . 单 片 机 在 以 太 网 通 信 中 的 应 用 [[J]. 广 东 工 业 大 学 学报,2001,18(4),20-24
[35] 王勇,姚亦峰,陈抗生.一种嵌入式系统接入 Internet 的方法及实现[[J].电子技术,2000(9).12-15
[36] 张飞舟,邓旭明,王豪.嵌入式工业以太网接口开发与应用.计算机工程,2003,29(16):154-156,194
[37] 尚晨旭,邢化锋,柴燕,高静.用单片机实现以太网卡通信的设计[J].电子工程师,2006,32(2):53,54,57
[38] 项敏,王学军.嵌入式工业以太网控制方案的研究[J],现代电子技术,2004(6)49-51
[39] 胡俊.工业以太网和基于 Internet 的远程监控系统[J].世界仪表与自动化,2002,6 (2)
[40] 蔡方伟,吴章维,刘耽,魏成文.ControlNet-DeviceNet 现场总线技术[J].宝钢技术,2001(6),34-38
[41] 蔡宁果,何晓琼.用 8 位单片机实现串口一以太网转换器[J].电子技术应用,2002 (2)14-16
[42] 许华明,习友宝.以太网数据采集模块的设计与实现[J].世界仪表与自动化,2004(2)27-31
[43] 江思敏,姚鹏翼等.《Protel 电路设计教程》[M].清华大学出版社,2002.9
[44] 单片机与 TCP/IP 网络之以太网协议,http://www.laogu.com/
[45] (美)W.Richard Stevens.TCP/IP 详解卷 1:协议[M].机械工业出版社,2000.4
[46] Behrouz A. Forouzan, Sophia Chung Fegan 著,谢希仁译.TCP/IP 协议族[M].清华大学出版社,2001
[47] Douglas E. Comer David L. Stevens 著,张娟等译.用 TCP/IP 进行网际互连(第二卷)[M].电子工业出版社,2001
[48] RTL8019AS Datasheet[Z].http://www.realtek.com.tw/
[49] 杨屹.NE2000 网卡芯片驱动程序[EB/OL]. http://www.zlgmcu.com/philips/embededlNE2000driver.pdf
[50] 陈学泉、关宇东.嵌入式 TCP/IP 协议单片机技术在网络通信中的应用,电子技术应用,2003.3 ,79-83
[51] C.D.Maciel, C.M.Ritter,TCP/IP networking in process control plants, Comput.Ind. Eng.35 (1998) 611-614
[52] 周明天,汪文勇.TCP/IP 网络原理与技术.北京:清华大学出版社,1994
[53] ThomasF.An Introduetion to TCP/IP for Embedded Engineers[J]. Embedded System Conferenee,SanFraneiseo,2002(3):50-370
[54] Sx-Stack:Internet Protocols Implementation[Z].Scenix semiconductor inc,2000
[55] TCP Virtual Peripheral Implementation[Z].Scenix semiconductor inc,2000
[56] 荀建兵.工业网络中以太网可靠性探讨[[J].自动化博览
[57] IEEE802.3-2002,Carrier sense multiple access with collision detection[CSMA/CD]access method and physical layer specifications[S].
[58] Douglas EComer. Internet working With TCP/IP V01 1:Prineiples,Protocol, And Architectures[M].Fourth Edition,Publishing House of Electronics Industry,2001
[59] 陈翠,田捷,王金刚.嵌入式软件开发技术.北京:国防工业出版社,2003
[60] 郑文波著.控制网络技术[M].清华大学出版社,2001.8
[61] Adam Dunkels, Full TCP/IP for 8-Bit Architectures, Swedish Institute of Computer Science, http://www.sics.se/adam/
[62] (美)Anthony Jones Jim Ohlund. Windows 网络编程技术[M].机械工业出版社,2000.3
[63] 陈功富、徐志伟编著.计算机通信与网络技术,哈尔滨工业大学出版社,2000.9
[64] 郑阿奇,曹戈.Visual Basic 实用教程.北京:电子工业出版社, 2003
[65] 管志民,张秀茂.Visual Basic for Windows API 参考手册.北京科学出版社,1995
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