基于嵌入式Internet的CAN總線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、近年來，嵌入式系統(tǒng)廣泛應用于各種電器產(chǎn)品、智能儀表和控制設備中，隨著Internet的日益普及，人們迫切需要將嵌入式系統(tǒng)接入到Internet上，實現(xiàn)大范圍的信息傳輸和監(jiān)控。因此，嵌入式與Internet的結合是一種必然的趨勢。基于嵌入式Internet的遠程監(jiān)控系統(tǒng)是信息網(wǎng)絡與控制網(wǎng)絡結合的產(chǎn)物，它借助網(wǎng)絡完成監(jiān)視與控制任務，將監(jiān)控范圍擴展到更廣的空間，進一步推進了控制技術向網(wǎng)絡化、分散化和開放化發(fā)展。目前，基于嵌入式Internet

2、的遠程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為工控領域研究的一個熱點。 本文在分析、研究了嵌入式Internet、CAN總線和uClinux操作系統(tǒng)的基礎上，從應用出發(fā)，提出了遠程監(jiān)控系統(tǒng)模型和接入系統(tǒng)模型的設計設想，并實際完成了應用模型的搭建和軟硬件的設計。同時，為了適應工控領域中遠程監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸實時性上的要求，對CAN總線網(wǎng)絡和uClinux的實時性進行了深入研究，并提出了具體的改進設想。 全文主要的工作如下： 首先，對CAN

3、總線、嵌入式Internet和uCl inux操作系統(tǒng)進行闡述，并分析了遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結構和監(jiān)控模式，在此基礎上，提出了基于嵌入式Internet的CAN總線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)模型。同時，通過需求分析，給出了CAN總線接入Internet系統(tǒng)的硬件設計方案。 由于現(xiàn)在的儀表、傳感器等底層設備一般都不具備CAN通信接口，不能直接連接到CAN總線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。本文接下來設計了一個CAN—RS232協(xié)議轉換器用于將底層設備接入到CA

4、N總線上，組建CAN總線控制系統(tǒng)。 然后，分析了CAN總線接入Internet系統(tǒng)的軟件整體設計，詳細描述了接入系統(tǒng)的軟件核心-嵌入式web服務器，總結出嵌入式web服務器的實現(xiàn)方式，并在uClinux下實現(xiàn)了一個單進程web服務器。 接著，在實驗室中用華恒嵌入式開發(fā)板(HHDREZ328-R2)、儀表和CAN-RS232協(xié)議轉換器，組建了一個遠程監(jiān)控系統(tǒng)，驗證了基于嵌入式Internet遠程監(jiān)控系統(tǒng)模型的可行性。

5、 最后，鑒于在工業(yè)現(xiàn)場，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性等會有更高的要求。本文通過簡化CAN數(shù)據(jù)幀的傳輸過程，構造了一個CAN總線網(wǎng)絡模型，利用經(jīng)典排隊論分析此模型中CAN總線數(shù)據(jù)幀的平均傳輸時延，在此基礎上，提出了通過標識符優(yōu)先級分離的方法來改進CAN總線網(wǎng)絡的實時性，并給出了在SJA1000控制器上的實現(xiàn)方案。對于uClinux，也分析了在實時性上的缺陷，并給出了改進方案。 本文基于嵌入式Internet的CAN總線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究工