一、以太网与现场总线的互连方法(论文文献综述)
贾鹏林[1](2020)在《基于国产芯片的EtherCAT转Modbus TCP网关模块的设计与实现》文中研究说明随着工业互联网的飞速发展,世界各国相继提出了自己发展工业4.0的战略及计划,通信技术、计算机技术、IT技术的发展逐步渗透到工控领域,并且对工业控制系统智能化、网络化提出了新的要求。PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)作为工业领域的自动控制系统,它将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体。现场总线是一种互连智能现场自动化设备及其控制系统的数字式、双向传输的通信协议。PLC与现场总线技术是紧密联系的,基于现场总线技术的PLC系统被广泛应用于工业领域。目前PLC市场主要被国外公司垄断控制,对我国工业体系的独立和安全造成了严重影响,采用我国自主研发的国产化产品能大大提升系统的安全性。Modbus协议是最早提出的,是全开放、免费提供、容易实施的协议,广泛应用于各种工业控制现场。EtherCAT协议具有传输速率快、成本低、传输距离远、网络拓扑结构灵活简单,是目前在PLC系统中最常应用的一种实时工业以太网技术;从发展趋势来看,Modbus TCP协议与EtherCAT协议之间转换成为了市场的需求。网关模块可以把不同网络之间的报文协议通过重新封装后进行相互传输,实现不同总线在相同网络中无障碍通信,因此设计一款基于国产芯片的EtherCAT转Modbus TCP网关模块是必要的。本文介绍了PLC、EtherCAT协议和Modbus TCP协议研究背景、意义,分析了两种协议的国内外现状以及网关模块的应用需要,得出了设计此网关的必要性。描述了基于EtherCAT协议开发的PLC系统的总体结构,CPU模块作为EtherCAT主站,其它通信模块、网关模块、I/O模块、末端模块均为EtherCAT从站。阐述了PLC系统的具体拓扑组网过程及基本网络拓扑结构,通过网关模块拓展其他网络拓扑形成异构网络。在异构网络下设备、系统能够进行互联互通,引出了设计网关模块的总体设计思想。根据系统的实际需要,得出硬件总体方案,对网关模块各个芯片进行选型分析,选择国产芯片S698PM作为CPU(Central Processing Unit,中央处理器);接着对具体的单板电源电路、电源监控及复位电路、RTC功能电路、时钟电路、CPU小系统电路等子模块进行电路设计和参数设置,完成网关模块的单板原理图设计后进行PCB投板、制版;分析MCU(Microcontroller Unit,微控制单元)固件的功能、描述了Modbus协议的实现过程以及驱动的开发。通过对网关模块的功能、性能测试、调试保证了这一网关模块软硬件接口功能,达到了单板设计要求。从测试结果表明该网关模块作为EtherCAT系统的从站时,实现EtherCAT协议与PLC系统其他现场总线之间的协议交换。作为主站存在时,物理层采用TCP/IP协议,进行Modbus协议之间的通信功能,可以最大可能的兼容其他现场设备,实现数据的交互以及网络的通信。
张富超[2](2020)在《基于CAN总线的船舶中央智能控制系统设计与实现》文中认为在贸易全球化的推动下,船舶已成为世界经济发展的重要载体,全球经济的迅速发展,也促进了船舶设备的更新。在众多的船舶设备中,船舱中央控制系统(CCS)是整个控制系统的核心,负责安全可靠的数据传输以及及时准确的告警控制。然而传统的船舶控制系统在一定程度上能够实现监测控制的功能,但存在信息滞后、可靠性差等缺陷,无法满足日益复杂的船舱环境的作业要求,因此研究现代化的船舶控制系统对船舶本身乃至整个船舶行业有着重要意义。本文的研究内容及创新点主要体现在如下几个方面:1.研究分析传统控制系统。在阅读大量文献的基础上,概述了国内外船舶控制系统的发展过程。船舶控制技术已由早期模拟仪表控制发展为现场总线控制,然后举例说明了几种应用广泛的现场总线优缺点和适应场景,最终选用以CAN总线为基础、以NMEA2000为通信协议进行CCS的设计。2.完成CCS硬件设计。在硬件设计上,选用ARM Cortex A7为核心的i.MX6UL芯片作为CPU,该芯片具有CAN总线、双路以太网RJ45、OTG以及USB等多种外设接口,满足设计需求;选用CTM8251作为CAN总线收发器,采用DP83848型号的PHY百兆以太网芯片,完成CAN总线数据和以太网数据的传输,并对PCB板抗干扰性进行了分析。3.完成CCS软件设计。以嵌入式Linux内核为基础,采用嵌入式技术,在Ubuntu 12.04的桌面版环境下进行软件部分的开发,利用Linux内核的可移植性和可裁剪性,将u-boot、裁剪后的Linux内核、根文件系统移植到目标板中,实现实时监测的同时对异常进行声光报警并将记录写入日志文件、提供历史日志查看的功能,还可以通过以太网对系统固件进行升级。在深入研究CAN总线和NMEA2000协议的基础之上,利用CTM8251CAN总线收发器实现在NMEA2000协议下的下位机数据收发功能,并结合TCP/IP网络协议,实现了CCS的可靠、安全、高效的数据通信等功能。
路雅云[3](2019)在《全电子铁路信号集中监测系统中通信板的设计与实现》文中进行了进一步梳理随着计算机、通信等技术的高速发展,目前信号集中监测系统在铁路现场已经实现了信号设备状态的准确采集、实时监控与可靠传输等功能。现代铁路运输能力逐步升级扩大,对数据吞吐量的要求越来越高,通信数据信息传输的周期和传输的速率也将对列车运输、安全起到至关重要的作用。论文设计并开发了通信板,用以改善数据的通信方式和缩短通信的周期。通信板主要是利用CAN总线与以太网的相互转换实现全电子铁路信号集中监测系统的实时通信,缩短了通信周期,提高了集中监测系统的性能。监测通信板将大量的执行模块信息准确的与信号集中监测系统进行共享交互,为全电子的安全执行提供可靠依据。论文首先阐述了全电子铁路信号集中监测系统的相关内容,然后阐述与其相关的全电子执行模块,由此针对目前信号集中监测系统的特点,分析存在的问题,提出了本次课题研究设计的主题。针对提出的问题,研究设计优化方案,并描述了通信板的功能特点及结构优势。其中重点是论述基于ARM监测通信板的实现功能和详细的硬件开发、软件设计及调试过程。本次设计重点在研究主控制器AT91RM9200、CAN总线和以太网的基础上对全电子铁路信号集中监测系统中通信板进行了研究与设计。其设计主要包括三个部分:主控制器、以太网和CAN总线设计部分。首先使用Cadence软件工具对芯片AT91RM9200进行主控部分电路设计,包括电源、复位等外围电路;在一路网口设计的基础上采用KSZ8863芯片再扩展一路网口,同时设计四路CAN总线,以实现两路网与四路CAN的互联通信。然后使用Cadence软件完成PCB板的设计,制作完成了监测通信板。最后使用Keil MDK3软件设计关于通信板的相关程序,并进行调试,采用VxWorks操作系统做出相应的需求程序,然后将BSP移植到通信板上,使用J-link仿真器对其进行软、硬件连调,并运用测试平台完成对CAN总线和网口的测试,完成监测通信板的整体设计。测试的结果表明,通信板各部分应用功能正常,通信抗干扰能力符合设计要求,能够应用于实际现场。监测通信板不仅可以应用于信号集中监测系统中,还可以应用于其他工业环境,如实现工业设备与网络的对接、现场设备的联网等功能。
吴梦馨[4](2019)在《多总线数据转换控制系统的研究与设计》文中研究表明工业生产现场,因情况复杂存在着众多总线形式,采用同种总线间的设备可以实现信息的交互,不同总线间的设备不能直接进行信息互通,若要采用一种统一的总线形式对现存总线形式进行替换实现起来复杂,且成本高。因此,在不改变现有总线结构下开发一套能进行多种协议转换的设备对于多总线的工业生产现场具有重要意义。本文设计了一种多总线数据转换的方案,并基于此方案进行了系统软、硬件设计,开发出了能够进行多总线数据交换的控制系统。本设计中的多总线数据转换控制系统应用于工业生产现场,通过对工业生产现场使用的总线形式研究,选取了几种典型的总线形式,实现了以太网、CAN、RS485、RS422、1553B总线间的数据交换,同时还针对具体需求设计了32路实时数据采集卡,整个系统兼具数据采集和数据转换功能。系统整体分为三层架构:底层实现数据采集和数据转换,中间层实现路由寻址,上层实现数据监控和路由配置。针对工业生产现场复杂的环境,基于系统硬件可靠性分析,设计了带有全隔离接口的数据采集卡和多块不同总线形式的转换板卡,单块总线转换板卡上带有以太网通信接口模块,能够实现总线到以太网间的转换。基于板卡硬件选型进行了相应底层软件的开发,借助以太网交换机实现不同板卡间的以太网互联或板卡与控制层间的交互,采用模块化的编程思想,基于多线程、数据库、Socket通信技术开发了上层数据管控软件,通过上层软件可对数据采集卡采集的数据进行显示、存储、查询,可对多总线板卡进行路由配置。对构建的系统进行了单元及整机测试,系统的功能及性能均能满足设计要求,验证了整个方案的可行性,该设计可应用于实际工程中。
邱实[5](2019)在《HC6R570加工中心运动控制器的设计与实现》文中指出在现代化工业浪潮的推动下,数控技术的发展势头正盛,吸引着越来越多的人投入研究。运动控制系统的控制精度由控制器板卡的核心算法决定,实际运用中的工作效率却受接口应用等条件限制,往往市面上的运动控制板卡多少存在着操作复杂、拓展性差且效率低下的问题。以太网作为一种局域网技术在近二十年来的发展势不可挡,足以在工业物联网发展中占有一席之地。本文研究设计一款基于以太网通信的运动控制器,由一个微处理器完成高效的控制管理以及灵活的接口拓展,运动控制算法由PCL6045B这款专门处理运动控制的高性能DSP来实现。由于需求不同,本文设计两种方案来实现:(1)基于微控制器的运动控制器具有以下功能:能够与上位机进行以太网通信,并能根据网络包中的信息去读写PCL6045B,并且能向上位机反馈信息。(2)基于嵌入式系统的运动控制器的功能如下:在实现与上位机以太网通信的基础上,要实现对PCL6045B整个工作过程的监管,包括执行任务和状态实时监测,多个任务协同工作,分担上位机的工作。根据需求,本文最终设计实现了两种运动控制器的软硬件设计。完成的工作如下:(1)完成了各部分硬件电路的设计和调试。(2)实现了两种微处理器中以太网通信的功能,并且完成了操作PCL6045B的功能函数设计。(3)在嵌入式系统中实现了多任务系统软件框架,大大提升了运动控制器的工作效率。最后本文完成了各模块以及整体功能的测试,测试结果达标,最终实现了两种满足需求的运动控制器。
赵辰阳[6](2019)在《基于TRDP协议的以太网网卡的设计与实现》文中认为大量车载智能设备的使用及列车智能化水平的不断提高使得列车通信网络传输的数据类型和数据量不断增多,列车通信网络已难以满足不断提高的高速率以及高带宽需求。以太网因为其带宽高、成本低、速率快、兼容性好等优点在工业控制中得到了越来越广泛的作用,其逐渐成为列车通信网络的新的发展趋势。如何提升以太网网卡通信速率以及改善实时性是以太网应用于列车通信网络的关键问题,针对这两方面问题,本文主要通过引入VME总线、AXI总线技术以及列车实时数据协议来解决。论文的主要研究内容以及研究成果如下:(1)在深入理解列车实时数据协议TRDP的基础上,以过程数据为主要研究对象,通过对比多种列车通信网络协议,研究并提出基于列车实时数据协议的提高以太网网卡通信速率的解决方案。(2)针对以太网通信速率以及带宽问题,提出一种结合先进可扩展接口 AXI总线与通用计算机总线VME总线的技术,结合列车实时数据协议来提高以太网卡带宽以及通信速率的方法。(3)设计并实现基于列车实时数据协议TRDP的以太网网卡,通过信号完整性分析从反射问题入手减小高速数据传输下信号波形发生畸变的概率,保证了高速数据传输的可行性;应用AXI总线与VME总线技术保证了网卡高速通信的性能,完成单板的各部分功能测试。(4)搭建实验平台。设计基于嵌入式列车实时数据协议的解决方案,搭建硬件开发环境,在嵌入式开发平台上移植并编写适用于该平台的TRDP通信程序,用现场可编程门阵列设计背板通信逻辑VME总线协议以及板间通信协议AXI总线协议,在所搭建的实验平台上对该以太网卡进行设备联调测试,验证该网卡的通信性能。
李楠[7](2014)在《异构网络路由防攻击技术研究》文中提出随着计算机和网络通信技术的发展,工业生产过程逐渐实现数字化和智能化,自动化程度越来越高。工业控制系统最开始采用集中控制的计算机网络结构,之后进行技术改进,改用了分布式的计算机控制(DCS),现在采用的是现场总线技术(FSC),并逐渐实现了与以太网互连的智能化以太网端远程控制的嵌入式异构网络。CAN总线作为一种实现简单、传输速率快、高效且安全性优良的总线网络得到很多工业网络的亲睐,以太网和CAN总线互连的嵌入式异构网络成为近年来以太网与工业控制网融合的研究热点。但是工业总线外连给安全性良好的CAN总线带来了新的安全威胁,以太网端的路由攻击造成的网络瘫痪会直接影响工业总线网络的运行。本课题针对以太网和CAN总线互连的工业异构网络路由安全进行研究,并提出了针对常见路由ARP攻击和DDOS攻击的异构网络防护措施。针对工业异构网络,本文首先探索了工业控制网络的主要现场总线技术以及CAN总线的技术协议,分析了以太网与工业控制网互连的必要性及网络技术,并对以太网和CAN总线互连网络的发展现状进行了剖析。其次,本文分析了工业异构网络面临的安全威胁,重点讨论了常见的ARP攻击和DDOS攻击的原理和常见防护方法。然后,本文针对以上两种攻击方式提出了数据加密和协议改进两种防护措施,研究了适合工业控制数据的加密技术,并对协议改进方案进行了深入的技术分析。最后,本文对两种攻击方式及提出的协议改进方法进行了仿真验证,仿真结果表明提出的防御措施确实可以起到一定的有效防护作用。本文通过对工业异构网络路由安全及其防护措施的研究,为工业异构网络的安全技术研究提供了一个可借鉴的方案,同时对加密技术进行了研究分析,希望能引起更多人对工业异构网络安全的关注。
韩松[8](2014)在《基于Modbus/TCP协议的工业以太网通信适配器的设计与研究》文中研究表明我国智能电网、智慧城市的快速建设对工业自动化水平提出了更高的要求,建立统一的通信网络及协议是解决问题的关键。广泛使用的现场总线网络及协议在兼容性、通信距离及速率方面已经不能满足要求,而以太网的快速发展为解决这一问题提供了新的契机,借鉴现场总线快速恢复和安全性高的优点解决以太网关键问题,使两种技术取长补短,相互融合,最终逐步统一到工业以太网,这代表了工控系统最新的发展趋势。Modbus/TCP协议是现场总线和工业以太网逐步融合的突出代表,最具有发展前景。本文致力于解决Modbus串行总线和Modbus/TCP工业以太网之间的互连、互通问题,设计并研制了一款基于Modbus/TCP协议的工业以太网通信适配器。首先,本文论述了课题研究的背景和意义,介绍了Modbus/TCP工业以太网通信适配器的国内外研究现状及关键实现技术;并对Modbus现场总线协议及工业以太网协议的架构及通信机理开展了研究,为后续工作的开展提供了理论依据。然后,在理论研究支撑的基础上,以模块化设计思想设计了通信适配器的支撑硬件及核心软件。该适配器硬件以飞思卡尔HCS12系列16位单片机为核心,设计了MCU模块电路、电源驱动电路、EIA-485串口驱动电路、以太网接口驱动电路、复位及晶振电路、通信状态指示电路;软件以C语言为编程语言、以Codewarrior5.1为开发平台,设计了MC9S12NE64初始化模块、OpenTCP协议栈模块、以太网及Modbus串口通信模块、通信参数配置模块。通过适配器软硬件相互配合,实现Modbus串口端与工业以太网端互连、互通。最后,本文采用模拟测试与联调测试两种方法验证适配器功能的正确性,特别是联调测试中,模拟实际工作环境,搭建了多通信节点测试系统,并采用由天津市电子仪表计量中心提供的示波器捕捉Modbus串口通信信号波形的方法对适配器功能进行验证,使实验结果具有溯源性,提高了试验结果的可信度。
石永帅[9](2013)在《WTB与以太网网关的研究及其初运行模块的实现》文中研究表明列车通信网络是保障列车控制和网络通信的关键技术,负责整个列车信息的收集与传输,并能实时控制和监控车载设备的状态。列车通信网络由WTB和MVB两级总线结构构成,它们分别负责列车级和车辆级信息的传输。随着视频点播和在线视频监控等业务的不断增多,需要较高的网络带宽,由于WTB和MVB总线的传输速率都比较低,它们不适合用于传递这些大容量的信息。而随着以太网技术的高速发展,以太网技术已经广泛应用于工业控制领域。目前,以太网技术在列车通信网络上也得到了应用,但由于列车运行环境的复杂性和以太网通信的不确定性,使得以太网要想全面进入列车控制领域,甚至取代现有的列车总线,仍需要解决很多问题。针对列车总线和以太网所具有的优缺点,本文提出将二者结合起来,形成由以太网和WTB相结合的列车通信网络,这样既满足了网络高带宽的要求又弥补了以太网通信不确定性的不足。本文首先对WTB和以太网这两种异构网络进行了详细的分析,包括WTB总线的拓扑、链路控制、实时协议和以太网的链路控制、工作原理以及帧结构等,并依据国际标准OSI通信原理,得出WTB与以太网连接的可行性,提出WTB与以太网网关结构模型。此外,还给出了网关硬件的具体实现方法和网关软件设计方案,并对其中的各个模块进行了简要的分析;接着对网关的初运行模块进行了着重分析。最后对网关的通信进行了测试和验证,并模拟实现了列车的初运行操作。
王计波[10](2013)在《面向智能断路器的多协议通信技术研究》文中认为由于各公司所采用通信协议的多样性,协议标准不统一,造成不同公司的智能断路器联网、通信困难。本文针对多协议联网通信的困难问题,开展多协议通信技术研究,建立多协议转换体系结构和通信模型,开发多协议转换器,构建多协议转换软硬件应用和测试平台,更好地解决多协议之间的通信问题。论文围绕多协议通信技术开展了如下研究:1、分析了智能断路器及其网络化的发展概况及趋势,指出了智能断路器网络化所面临的技术关键问题;研究和分析了常用的Profibus-DP协议、Modbus协议、多功能电能表通信协议、CAN总线协议及以太网协议(以下简称各协议)的结构、它们与OSI参考模型的关系、通信数据帧格式,总结了各协议的特点,在对各协议分析和研究基础上,构建了智能断路器各协议的网络结构,设计了各协议的通信接口硬件电路及软件。2、本文从硬件和软件两个方面分析和研究了多协议转换的可行性,并对OPC技术转换、网桥转换、路由器转换及网关(协议转换器)转换等多协议转换类型进行了分析和研究,考虑到各协议之间的物理层、数据链路层、网络层、应用层均有差异,各协议网络属于异构网络,需要采用网关实现多协议转换,并提出了多协议转换的总体方案。3、多协议转换可以采用非透明通信和透明通信方式实现,非透明通信多协议转换由多协议转换器负责对协议数据帧进行处理,提取出用户数据,再利用目的主机协议对用户数据进行处理,转换为目的主机协议的数据帧,用户数据是连接多种协议的纽带;本文在对多协议转换技术分析的基础上,提出了非透明通信多协议用户数据处理模型;为了解决同一个多协议转换器所连接不同协议设备的标识问题,提出了采用Profibus-DP地址加协议类型码标识设备的方法;为了解决非透明通信多协议转换的问题,建立了基于动态存储器缓冲区的非透明通信多协议转换模型。4、在不解析用户协议数据帧的情况下,通信协议对用户协议数据帧直接进行封装和拆封,使用户协议数据帧透明通过该协议网络,这就是透明通信,电力线载波通信可以采用透明通信形式;本文在研究电力线载波透明通信基础上,建立了智能断路器电力线载波通信的网络体系结构,分析和设计了通信数据帧结构,设计了电力线载波通信接口硬件电路和软件;为了解决多协议之间的透明通信问题,分析了多协议之间透明通信形式及通信原理,提出了协议之间的透明通信模型,设计了Profbus-DP发送和接收报文数据区结构,建立了透明通信多协议转换模型。5、本文面向智能断路器多协议通信构建了多协议转换软硬件应用和测试平台,设计和制作了多协议转换器的硬件电路,开发了非透明通信和透明通信多协议转换器软件,编制了相关的GSD文件,并对Profibus-DP主站模拟软件、Profibus-DP主站配置软件、CAN总线协议分析仪软件、TCP&UDP测试工具、GSD文件编辑软件等进行了分析和研究;利用该软硬件平台,对Profibus-DP主站和Modbus协议智能断路器、多功能电能表通信协议智能断路器、CAN总线协议分析软件、以太网TCP&UDP测试工具之间的非透明通信和透明通信多协议转换进行了实验,通过分析得到的结果,证明了多协议转换模型的正确性。
二、以太网与现场总线的互连方法(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、以太网与现场总线的互连方法(论文提纲范文)
(1)基于国产芯片的EtherCAT转Modbus TCP网关模块的设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 课题研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 EtherCAT协议的发展及现状 |
1.3.2 Modbus TCP协议的发展及现状 |
1.3.3 网关模块的应用需求 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第二章 总体方案设计 |
2.1 PLC系统结构设计 |
2.2 PLC系统拓扑总览 |
2.2.1 基本网络拓扑 |
2.2.2 异构网络拓扑 |
2.3 网关模块设计思想 |
2.4 本章小结 |
第三章 网关模块设计 |
3.1 单板芯片选型 |
3.2 具体硬件电路设计 |
3.2.1 单板电源电路 |
3.2.2 电源监控及复位电路 |
3.2.3 RTC功能电路 |
3.2.4 时钟电路 |
3.2.5 Flash电路 |
3.2.6 DDR2电路 |
3.2.7 CPU小系统电路 |
3.2.8 DSU系统调试口电路 |
3.2.9 EtherCAT电路 |
3.3 PCB设计与投板 |
3.4 固件设计 |
3.5 本章小结 |
第四章 调试与测试 |
4.1 单板硬件性能测试 |
4.1.1 时钟信号性能测试 |
4.1.2 Flash读写性能测试 |
4.1.3 DDR性能测试 |
4.1.4 I2C性能测试 |
4.1.5 SPI信号性能测试 |
4.2 网关模块系统功能测试 |
4.3 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 文章总结 |
5.2 未来展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(2)基于CAN总线的船舶中央智能控制系统设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源、研究背景及意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究背景 |
1.1.3 研究意义 |
1.2 船舶控制系统发展现状和趋势 |
1.3 本文主要工作 |
1.4 本文组织架构 |
第二章 相关通信协议原理 |
2.1 现场总线选型 |
2.2 CAN总线协议原理 |
2.2.1 CAN总线特点 |
2.2.2 CAN总线分层结构 |
2.2.3 J1939高层协议 |
2.3 NMEA2000协议原理与设计 |
2.3.1 NMEA2000协议特征 |
2.3.2 NMEA2000协议分层结构 |
2.3.3 NMEA2000协议数据帧格式及标识符定义 |
2.3.4 NMEA2000协议消息参数群设计 |
2.4 网络通信技术原理 |
2.4.1 TCP/IP协议 |
2.4.2 以太网通信技术原理 |
2.5 本章小结 |
第三章 系统总体设计 |
3.1 系统功能需求分析 |
3.2 系统硬件总体设计 |
3.2.1 处理器选择 |
3.2.2 系统硬件总体设计 |
3.3 系统软件总体架构设计 |
3.3.1 操作系统选择 |
3.3.2 软件总体设计 |
3.4 本章小结 |
第四章 船舶中央智能控制系统硬件设计 |
4.1 A6G2C核心板介绍 |
4.2 电源模块设计 |
4.3 关键功能模块电路设计 |
4.3.1 CAN总线电路设计 |
4.3.2 USB电路设计 |
4.3.3 以太网电路设计 |
4.4 PCB抗干扰设计 |
4.5 硬件平台实现 |
4.6 本章小结 |
第五章 船舶中央智能控制系统软件设计 |
5.1 Linux环境搭建 |
5.2 Linux开发环境配置 |
5.2.1 交叉编译环境配置 |
5.2.2 相关环境配置 |
5.2.3 u-boot移植 |
5.2.4 Linux内核移植 |
5.2.5 Linux根文件系统移植 |
5.2.6 开发软件安装 |
5.3 软件设计 |
5.3.1 NMEA2000数据传输流程设计 |
5.3.2 TCP/IP协议数据传输流程设计 |
5.3.3 系统软件主流程设计 |
5.4 本章小结 |
第六章 系统功能测试 |
6.1 以太网通信测试 |
6.1.1 网口配置与测试 |
6.1.2 告警阈值设置测试 |
6.2 NMEA2000通信测试 |
6.3 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文清单 |
(3)全电子铁路信号集中监测系统中通信板的设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景 |
1.1.1 国内发展现状 |
1.1.2 国外发展现状 |
1.2 论文研究目的及意义 |
1.3 论文研究内容及结构布局 |
1.3.1 论文研究内容 |
1.3.2 论文结构布局 |
2 全电子铁路信号集中监测系统 |
2.1 铁路信号集中监测系统 |
2.1.1 系统的结构 |
2.1.2 系统的功能 |
2.2 全电子执行单元 |
2.2.1 执行单元的结构 |
2.2.2 全电子执行单元特点 |
2.2.3 执行单元的类型 |
2.3 全电子铁路信号集中监测系统分析 |
2.4 本章小结 |
3 监测通信板总体架构设计 |
3.1 总体架构设计 |
3.2 通信板功能特点 |
3.3 设计对比优势 |
3.4 本章小节 |
4 监测通信板原理及电路设计 |
4.1 通信板结构 |
4.2 微处理器原理与外围电路设计 |
4.2.1 微控制器AT91RM9200 |
4.2.2 微处理器的外围电路设计 |
4.3 CAN总线原理和电路设计 |
4.3.1 CAN总线原理 |
4.3.2 CAN总线电路 |
4.4 以太网设计 |
4.4.1 以太网技术 |
4.4.2 UDP协议 |
4.4.3 以太网芯片CS8900 |
4.5 扩展以太网口电路设计 |
4.5.1 以太网扩展芯片KSZ8863 |
4.5.2 以太网扩展电路设计 |
4.6 稳压电路和复位电路设计 |
4.6.1 稳压电路 |
4.6.2 复位电路 |
4.7 FPGA电路设计 |
4.8 外部存储器扩展电路设计和JTAG电路设计 |
4.8.1 外部存储器扩展电路设计 |
4.8.2 JTAG设计 |
4.9 监测通信板设计 |
4.9.1 PCB板布局与布线设计 |
4.9.2 监测通信板 |
4.10 本章小结 |
5 监测通信板软件设计 |
5.1 通信板软件开发环境 |
5.2 监测通信板软件设计 |
5.3 通信板调试与实现 |
5.3.1 裸板调试 |
5.3.2 测试平台构建 |
5.4 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(4)多总线数据转换控制系统的研究与设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 数据采集系统的发展及研究现状 |
1.3 多总线的发展及研究现状 |
1.5 论文工作内容及组织结构 |
2 多总线转换系统的需求分析及总体设计 |
2.1 多总线转换系统需求分析 |
2.2 多总线转换系统的总体结构 |
2.3 系统中关键技术的应用及主要特点 |
2.4 系统中协议及帧格式介绍 |
3 多总线数据转换控制系统的硬件设计 |
3.1 STM32 最小系统设计 |
3.2 以太网通信模块设计 |
3.3 CAN接口电路设计 |
3.4 RS485/RS422 接口电路设计 |
3.5 1553B通信模块设计 |
3.6 信号调理电路设计 |
3.7 AD采集模块设计 |
3.8 本章小结 |
4 多总线数据转换系统的软件设计 |
4.1 总线转换系统下位机软件的实现 |
4.2 总线转换系统监控软件的实现 |
4.3 本章小结 |
5 多总线数据转换系统的测试与验证 |
5.1 多总线数据转换系统模块测试 |
5.2 多总线数据转换系统整机测试 |
5.3 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的成果目录 |
(5)HC6R570加工中心运动控制器的设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究工作的背景与意义 |
1.2 运动控制器国内外发展现状 |
1.3 本论文结构安排 |
第二章 嵌入式运动控制器总体方案设计 |
2.1 嵌入式运动控制器需求分析 |
2.1.1 基于微处理器的运动控制器需求分析 |
2.1.2 基于嵌入式系统的运动控制器需求分析 |
2.2 嵌入式运动控制器解决方案 |
2.2.1 基于微控制器的运动控制器解决方案 |
2.2.2 基于嵌入式系统的运动控制器解决方案 |
2.3 本章小结 |
第三章 基于微处理器的运动控制器设计与实现 |
3.1 基于微控制器的运动控制器硬件电路设计与实现 |
3.1.1 控制单元模块电路设计 |
3.1.2 运动控制器PCL6045B硬件电路设计 |
3.2 基于微控制器的运动控制器软件模块设计与实现 |
3.2.1 通信协议制定 |
3.2.2 通信IO模块 |
3.2.3 命令解析模块 |
3.2.4 数据处理模块 |
3.3 系统测试及结果分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于嵌入式系统的运动控制器设计与实现 |
4.1 基于嵌入式系统的运动控制器硬件电路设计与实现 |
4.1.1 CPLD接口转换电路设计 |
4.1.2 CPLD串并转换模块实现 |
4.2 基于嵌入式系统的运动控制器软件模块设计与实现 |
4.2.1 控制软件多线程实现 |
4.2.2 通信模块 |
4.2.3 控制任务执行模块 |
4.2.4 周期性状态监测模块 |
4.3 系统测试及结果分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 全文总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
(6)基于TRDP协议的以太网网卡的设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 列车通信网络发展现状 |
1.2.1 列车通信网络的特点 |
1.2.2 以太网在列车中的应用 |
1.2.3 基于TRDP协议的设备研究发展概况 |
1.3 主要研究内容及论文结构 |
2 列车实时数据协议研究 |
2.1 TRDP的基本架构 |
2.2 TRDP协议下数据通信流程 |
2.2.1 TRDP帧结构 |
2.2.2 过程数据通信规定 |
2.2.3 过程数据通信流程 |
2.3 TRDP协议实时性分析 |
2.3.1 优先级设置 |
2.3.2 引入IEEE1588时钟同步协议 |
2.3.3 UDP Socket |
2.4 速率瓶颈 |
2.5 本章小结 |
3 TRDP网卡硬件设计 |
3.1 硬件框架 |
3.2 硬件设计方案 |
3.2.1 主芯片与最小系统设计 |
3.2.2 电源电路设计 |
3.2.3 以太网接口电路设计 |
3.2.4 DDR3内存电路 |
3.2.5 VME总线电路设计 |
3.3 信号完整性相关 |
3.3.1 信号完整性 |
3.3.2 PCB层叠及布局 |
3.3.3 高速PCB布线 |
3.3.4 高速PCB通信的反射问题 |
3.4 本章小结 |
4 数字逻辑设计与软件设计 |
4.1 VME背板总线模块设计 |
4.2 乒乓RAM模块 |
4.3 AXI总线模块设计 |
4.3.1 AXI总线时序逻辑 |
4.3.2 AXI总线突发模式 |
4.4 PS端读取DDR3数据 |
4.5 TRDP程序移植及编写 |
4.5.1 UDP socket编程 |
4.5.2 多线程调度及内存共享 |
4.5.3 TRDP程序移植 |
4.6 本章小结 |
5 网络通信及网卡功能测试分析 |
5.1 开发工具及流程简介 |
5.2 平台搭建 |
5.3 各个模块测试结果 |
5.3.1 VME总线通信能力测试 |
5.3.2 乒乓RAM模块测试 |
5.3.3 AXI总线数据传输测试 |
5.3.4 测试平台搭建及整体测试 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
附录 |
学位论文数据集 |
(7)异构网络路由防攻击技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 主要研究内容 |
1.3 论文的组织结构 |
第二章 工业异构网络研究 |
2.1 工业控制网及CAN总线技术 |
2.1.1 工业现场总线技术研究 |
2.1.2 CAN总线技术研究现状 |
2.1.3 CAN总线协议分析 |
2.1.4 CAN总线技术的优点 |
2.2 工业异构网技术 |
2.2.1 以太网技术研究 |
2.2.2 以太网路由协议研究 |
2.2.3 工业以太网技术 |
2.2.4 Ethernet-CAN异构网络技术 |
2.3 工业异构网络安全问题 |
2.4 本章小结 |
第三章 工业异构网路由攻击技术研究 |
3.1 工业异构网路由攻击方式研究 |
3.2 ARP攻击方法研究 |
3.2.1 ARP协议工作原理 |
3.2.2 ARP攻击方法 |
3.2.3 ARP攻击常用防护措施分析 |
3.3 DDOS攻击 |
3.3.1 DDOS攻击原理研究 |
3.3.2 DDOS攻击的实现过程 |
3.3.3 DDOS攻击常用防护措施 |
3.4 本章小结 |
第四章 工业异构网路由攻击防御方法 |
4.1 工业异构网路由防攻击方案 |
4.2 数据加密方案 |
4.2.1 加密技术基础 |
4.2.2 数据加密技术的选择 |
4.2.3 数据加密算法的选择 |
4.3 ARP攻击防防御方法 |
4.4 DDOS攻击防御方法 |
4.5 本章小结 |
第五章 仿真平台的搭建及仿真验证 |
5.1 仿真模拟系统搭建 |
5.1.1 工业异构网模拟系统设计 |
5.1.2 模拟系统实现 |
5.2 ARP攻击及防御方法验证 |
5.2.1 ARP攻击实现 |
5.2.2 ARP攻击防御方法验证 |
5.3 DDOS攻击及防御方法验证 |
5.3.1 DDOS攻击实现 |
5.3.2 DDOS攻击防御方法验证 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(8)基于Modbus/TCP协议的工业以太网通信适配器的设计与研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 实现 Modbus 串口和以太网通信的关键技术 |
1.3.1 工作模式问题 |
1.3.2 串口数据分帧问题 |
1.4 论文组织结构 |
第二章 Modbus 及以太网通信协议分析 |
2.1 概述 |
2.2 Modbus 通信协议分析 |
2.2.1 Modbus 协议概述 |
2.2.2 Modbus 协议结构分析 |
2.2.3 智能设备的 Modbus 网络化通信 |
2.3 以太网通信协议分析 |
2.3.1 以太网协议概述 |
2.3.2 以太网协议结构分析 |
2.3.3 工业以太网和商业以太网的区别 |
第三章 基于 Modbus/TCP 协议的工业以太网通信适配器的硬件设计 |
3.1 模块化设计思想概述 |
3.1.1 模块化设计的目的及原则 |
3.1.2 模块化设计的特征和优势 |
3.2 硬件选型方案及结构 |
3.3 硬件主要功能模块电路设计 |
3.3.1 MCU 模块电路设计 |
3.3.2 电源驱动模块电路设计 |
3.3.3 EIA-485 串口驱动模块电路设计 |
3.3.4 以太网接口驱动模块电路设计 |
3.3.5 其它模块电路设计 |
第四章 基于 Modbus/TCP 协议的工业以太网通信适配器的软件设计 |
4.1 通信软件开发语言及平台 |
4.2 通信软件总体流程概述 |
4.3 通信软件主要功能模块程序设计 |
4.3.1 MC9S12NE64 初始化模块程序设计 |
4.3.1.1 主芯片初始化 |
4.3.1.2 以太网模块初始化 |
4.3.1.3 CRC 校验码生成 |
4.3.2 NE64_OpenTCP 协议栈的移植 |
4.3.2.1 OpenTCP 协议栈概述 |
4.3.2.2 OpenTCP 协议栈移植过程 |
4.3.3 以太网及 Modbus 串口数据收发模块程序设计 |
4.3.3.1 以太网侦听数据收发 |
4.3.3.2 串口中断数据收发 |
4.3.4 通信参数配置模块程序设计 |
4.3.4.1 通信参数配置方案 |
4.3.4.2 通信参数配置实现 |
第五章 通信适配器功能测试 |
5.1 通信适配器模拟测试 |
5.2 通信适配器联调测试 |
5.3 通信适配器参数修改 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
(9)WTB与以太网网关的研究及其初运行模块的实现(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题的研究背景与意义 |
1.2 列车通信网络研究现状 |
1.3 以太网在列车通信网络中的应用 |
1.4 论文的主要研究内容 |
1.5 本章小结 |
第二章 绞线式列车总线 |
2.1 TCN体系结构及特点 |
2.1.1 网络分层 |
2.1.2 TCN技术特点 |
2.2 绞线式列车总线 |
2.2.1 WTB概述 |
2.2.2 WTB拓扑 |
2.2.3 WTB信号表示 |
2.2.4 WTB链路层控制 |
2.3 实时协议 |
2.3.1 周期性通信和偶发性通信 |
2.3.2 被发送的数据 |
2.3.3 变量和消息 |
2.4 TCN协议与OSI的一致性比较 |
2.5 本章小结 |
第三章 以太网技术分析 |
3.1 Ethernet特点 |
3.2 IEEE802.3 标准 |
3.3 以太网链路层控制 |
3.3.1 介质访问控制(MAC) |
3.3.2 逻辑链路控制(LLC) |
3.4 Ethernet帧结构 |
3.5 Ethernet工作原理 |
3.6 TCP/IP |
3.7 本章小结 |
第四章 WTB与以太网网关互连分析 |
4.1 网关 |
4.2 OSI参考模型与 5 层协议体系结构 |
4.2.1 OSI参考模型 |
4.2.2 5 层协议的体系结构 |
4.3 WTB与Ethernet连接 |
4.4 协议转换 |
4.5 WTB与Ethernet网关系统结构及模型 |
4.6 本章小结 |
第五章 WTB与以太网网关设计 |
5.1 WTB与以太网网关的硬件设计 |
5.1.1 嵌入式处理器S3C6410 |
5.1.2 FLASH部分 |
5.1.3 DDR SDRAM部分 |
5.1.4 电源电路 |
5.1.5 复位电路 |
5.1.6 以太网控制部分 |
5.1.7 WTB控制部分 |
5.2 WTB与以太网网关的软件设计 |
5.2.1 以太网控制模块 |
5.2.2 以太网驱动模块 |
5.2.3 WTB初运行模块 |
5.2.4 WTB控制模块 |
5.2.5 WTB驱动模块 |
5.2.6 协议转换模块 |
5.3 本章小结 |
第六章 WTB初运行模块 |
6.1 初运行概述 |
6.1.1 车辆节点的地址分配 |
6.1.2 节点分级 |
6.1.3 初运行要求 |
6.1.4 初运行涉及的MAU部件 |
6.1.5 初运行目的 |
6.1.6 初运行原理 |
6.1.7 增加新的车辆节点 |
6.1.8 总线收缩 |
6.1.9 总线主冲突 |
6.1.10 弱总线主冲突 |
6.1.11 初运行流程图 |
6.2 初运行的具体实现 |
6.3 本章小结 |
第七章 结果测试 |
7.1 网关通信测试 |
7.1.1 以太网网卡测试 |
7.1.2 WTB串口通信测试 |
7.1.3 网关通信测试 |
7.2 初运行测试 |
7.2.1 总线主设定 |
7.2.2 未命名的列车编组 |
7.2.3 初运行之后的列车组成 |
7.2.4 解挂 |
7.2.5 连挂 |
7.2.6 列车状态 |
7.3 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
个人简历 在读期间发表的学术论文 |
致谢 |
(10)面向智能断路器的多协议通信技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的背景及意义 |
1.2 智能断路器发展概况 |
1.3 智能断路器网络化技术 |
1.3.1 智能断路器网络化概述 |
1.3.2 智能断路器网络化的意义 |
1.3.3 智能断路器网络化现状和发展趋势 |
1.4 智能断路器网络化技术关键问题 |
1.5 本论文主要研究内容 |
第二章 几种常用的通信协议分析 |
2.1 引言 |
2.2 Profibus DP 通信协议分析 |
2.2.1 Profibus DP 协议概述 |
2.2.2 Profibus DP 协议结构分析 |
2.2.3 智能断路器的 Profibus DP 网络化通信 |
2.3 Modbus 通信协议分析 |
2.3.1 Modbus 协议概述 |
2.3.2 Modbus 协议结构分析 |
2.3.3 智能断路器的 Modbus 网络化通信 |
2.4 多功能电能表通信协议分析 |
2.4.1 多功能电能表通信协议概述 |
2.4.2 多功能电能表通信协议结构分析 |
2.4.3 智能断路器的多功能电能表通信协议网络化通信 |
2.5 CAN 总线协议分析 |
2.5.1 CAN 总线协议概述 |
2.5.2 CAN 总线协议结构分析 |
2.5.3 智能断路器的 CAN 总线网络化通信 |
2.6 以太网通信协议分析 |
2.6.1 以太网概述 |
2.6.2 以太网协议结构分析 |
2.6.3 智能断路器的以太网通信 |
2.7 本章小结 |
第三章 多协议转换分析 |
3.1 引言 |
3.2 多协议转换可行性分析 |
3.3 多协议转换类型分析 |
3.4 多协议转换总体方案 |
3.5 同一个多协议转换器下的设备标识 |
3.6 本章小结 |
第四章 非透明通信多协议转换研究 |
4.1 引言 |
4.2 非透明通信多协议转换技术分析 |
4.3 非透明通信多协议转换模型的建立 |
4.4 本章小结 |
第五章 透明通信多协议转换研究 |
5.1 引言 |
5.2 电力线载波透明通信技术研究 |
5.2.1 电力线载波通信概述 |
5.2.2 电力线载波通信技术 |
5.2.3 智能断路器的电力线载波通信 |
5.3 透明通信多协议转换分析与转换模型建立 |
5.3.1 透明通信技术分析 |
5.3.2 智能断路器的透明通信多协议转换模型 |
5.4 本章小结 |
第六章 多协议转换软硬件平台设计与实现 |
6.1 软硬件平台总体方案 |
6.1.1 多协议转换平台的相关计算机软件 |
6.1.2 软硬件平台总体方案设计 |
6.2 多协议转换器硬件设计 |
6.2.1 硬件总体方案 |
6.2.2 微控制器基本单元电路设计 |
6.2.3 Profibus DP 接口电路设计 |
6.2.4 CAN 总线接口电路设计 |
6.2.5 Modbus 及多功能电能表通信协议接口电路设计 |
6.2.6 以太网接口电路设计 |
6.3 多协议转换器软件设计 |
6.3.1 多协议转换器软件总体方案设计 |
6.3.2 GSD 文件 |
6.3.3 非透明通信多协议转换器软件设计 |
6.3.4 透明通信多协议转换器软件设计 |
6.4 实验 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论 |
参考文献 |
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
致谢 |
四、以太网与现场总线的互连方法(论文参考文献)
- [1]基于国产芯片的EtherCAT转Modbus TCP网关模块的设计与实现[D]. 贾鹏林. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [2]基于CAN总线的船舶中央智能控制系统设计与实现[D]. 张富超. 青海师范大学, 2020
- [3]全电子铁路信号集中监测系统中通信板的设计与实现[D]. 路雅云. 兰州交通大学, 2019(04)
- [4]多总线数据转换控制系统的研究与设计[D]. 吴梦馨. 华中科技大学, 2019(03)
- [5]HC6R570加工中心运动控制器的设计与实现[D]. 邱实. 电子科技大学, 2019(01)
- [6]基于TRDP协议的以太网网卡的设计与实现[D]. 赵辰阳. 北京交通大学, 2019(01)
- [7]异构网络路由防攻击技术研究[D]. 李楠. 北京邮电大学, 2014(04)
- [8]基于Modbus/TCP协议的工业以太网通信适配器的设计与研究[D]. 韩松. 河北工业大学, 2014(03)
- [9]WTB与以太网网关的研究及其初运行模块的实现[D]. 石永帅. 华东交通大学, 2013(07)
- [10]面向智能断路器的多协议通信技术研究[D]. 王计波. 河北工业大学, 2013(06)