嵌入式工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的開發(fā).pdf

1、隨著信息技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，同時(shí)隨著以太網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和企業(yè)現(xiàn)代化管理水平的提高，嵌入式系統(tǒng)和以太網(wǎng)相結(jié)合、實(shí)現(xiàn)企業(yè)的信息管理網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的一體化也是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)和信息管理網(wǎng)絡(luò)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與管理是管控一體化中一個(gè)很重要的問(wèn)題，同時(shí)也是基于以太網(wǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所必須的。 本課題是基于2006年山東省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)J06G61)研究基

2、礎(chǔ)上進(jìn)一步的開發(fā)，主要以信息管理系統(tǒng)和工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供及時(shí)的控制數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的管控一體化為主要目的，開發(fā)以ARM微處理器為硬件核心，以嵌入式Linux為操作系統(tǒng)，以BerkeleyDB數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)包為數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)平臺(tái)的工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，建立網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送、高速刷新、故障恢復(fù)等功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制與信息管理的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)真正意義上的管控一體化。 本課題所設(shè)計(jì)的嵌入式工業(yè)數(shù)

3、據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與集中管理的管理模式，控制網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)立一個(gè)包括全網(wǎng)數(shù)據(jù)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，采用廣播協(xié)議，使全網(wǎng)分布數(shù)據(jù)庫(kù)高速刷新，從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)所有分布數(shù)據(jù)庫(kù)的一致相等，單個(gè)分布數(shù)據(jù)庫(kù)包括了全網(wǎng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需與本節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)交換數(shù)據(jù)就完成了全網(wǎng)的通信功能，免除了通訊及編程，并實(shí)現(xiàn)了高速響應(yīng)。在該數(shù)據(jù)庫(kù)通訊平臺(tái)之上，可免去對(duì)以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的編程，縮短系統(tǒng)軟件開發(fā)周期，更大限度地保證應(yīng)用系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的可

4、靠性，同時(shí)與傳統(tǒng)通訊設(shè)備的組網(wǎng)只要使用串口便可輕松實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)支持CAN、RS232、RS485和LAN等網(wǎng)絡(luò)硬件。 本論文主要從以下幾個(gè)部分開展了研究工作： (1)對(duì)課題的背景和意義進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，提出論文的研究?jī)?nèi)容和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)； (2)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的要求進(jìn)行嵌入式微處理器和操作系統(tǒng)的選擇，在硬件選型上，以三星公司的ARM9內(nèi)核的S3C2410為核心處理器，選擇開源的嵌入式Linux為嵌入式操作系統(tǒng)；

5、 (3)完成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件原理圖設(shè)計(jì)，將硬件設(shè)計(jì)分解為核心模塊和應(yīng)用模塊兩部分，核心模塊接口使用金手指，使其具有靈活性、廣泛性； (4)基于嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)BerkdeyDB的開發(fā)軟件包，在ARM和嵌入式Linux環(huán)境下建立了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，具有占有內(nèi)存小、存儲(chǔ)速度快、數(shù)據(jù)安全可靠的顯著特點(diǎn)； (5)建立嵌入式Linux發(fā)平臺(tái)，為開發(fā)應(yīng)用程奠定基礎(chǔ)，嵌入式應(yīng)用程序的開發(fā)采用目標(biāo)板和宿主機(jī)的開發(fā)模式，宿主機(jī)運(yùn)行RedHat9.

6、0； (6)應(yīng)用軟件的實(shí)現(xiàn)，主要包括：串口232、485串行通訊和網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的編寫，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用免編程；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理、廣播與接收、動(dòng)態(tài)刷新、故障恢復(fù)等。 本課題的研究基于開源的嵌入式Linux操作系統(tǒng)和嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，通過(guò)本課題的研究開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高速存取，動(dòng)態(tài)更新，故障恢復(fù)等，同時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可以保持一致性，降低了系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)及專用數(shù)據(jù)服務(wù)器的要求，