面向異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的光纖傳感嵌入式適配系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、光纖傳感技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)測控、機械裝備的行為狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷等應(yīng)用領(lǐng)域中的新興的一種技術(shù)和方法。光纖傳感器具備體積小、電絕緣、抗電磁干擾、分布多參數(shù)檢測等優(yōu)點，基于光柵光纖傳感的檢測適配技術(shù)，有效解決了傳統(tǒng)的工業(yè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無法有效獲取復(fù)雜工業(yè)環(huán)境下多點、多參數(shù)、分布式檢測信息的問題。研究光纖傳感網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，可以共享各異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的檢測信息，更全面、精準的實現(xiàn)對機械設(shè)備的監(jiān)測、預(yù)警、實時故障診斷。
　　本文分析和總

2、結(jié)的光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢和通信特點，針對光纖傳感網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟町愋裕岢隽嗣嫦虍悩?gòu)網(wǎng)絡(luò)的光纖傳感嵌入式適配體系架構(gòu)，設(shè)計并實現(xiàn)了基于該體系架構(gòu)的適配系統(tǒng)的軟硬件功能，實現(xiàn)了三種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交互和差異化數(shù)據(jù)速率匹配。研究工作如下：
　?。?）針對光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)峰值高數(shù)據(jù)特點，適配系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的功能需求、技術(shù)難點、現(xiàn)有成熟應(yīng)用方案的架構(gòu)，提出了適配系統(tǒng)的整體功能架構(gòu)。該架構(gòu)采用了統(tǒng)一的以太

3、網(wǎng)接口接入三種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，屏蔽了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的差異化數(shù)據(jù)接口。
　?。?）針對光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)流量和實時數(shù)據(jù)解析需求，提出了采用千兆以太網(wǎng)電路適配接入光纖傳感網(wǎng)絡(luò)。針對現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口的不統(tǒng)一，設(shè)計了EthernetToCAN硬件模塊接入現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)適配系統(tǒng)的整體硬件電路。此外還設(shè)計了相關(guān)輔助電路：AM3359核心電路、WLAN無線網(wǎng)絡(luò)電路、USB和串口調(diào)試電路、W5500以太網(wǎng)電路、CAN接口電路、50Ω微帶線電路、系統(tǒng)電源

4、管理電路等。并對各模塊電路進行了原理的設(shè)計分析、功能性驗證仿真設(shè)計與分析、PCB板圖設(shè)計、板級信號完整性仿真設(shè)計與分析。
　?。?）設(shè)計了三種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與適配系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)接入接口以及工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)接入光纖傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接入接口。針對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)接口和傳輸速率的差異，提出了基于查找表分塊策略的協(xié)議轉(zhuǎn)換和速率匹配機制。
　?。?）搭建了實際的測試平臺，測試和分析了適配系統(tǒng)的整體性能。硬件方面，測試和分析系統(tǒng)供電

5、模塊性能和高速數(shù)字差分信號的完整性；軟件方面，進行了適配系統(tǒng)的功能完整性測試和分析、光纖傳感網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交互測試、光纖傳感網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交互測試，從丟包率和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性方面分析和總結(jié)適配系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入性能。
　　本文設(shè)計與實現(xiàn)了面向異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的光纖傳感嵌入式適配系統(tǒng)，測試結(jié)果表明適配系統(tǒng)實現(xiàn)了光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)與工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交互和適配接入，在數(shù)據(jù)吞吐量、速率匹配以及整體接入性能