基于DeviceNet现场总线的即插即用技术的研究与实现

论文摘要

DeviceNet总线是一种基于CAN总线技术的符合全球工业标准的通信网络。同时,它还是一个开放的网络标准,其规范和协议都是开放的,具有良好的互换性,使得不同供货商的产品可以互换[1],在工业控制领域具有广阔的前景。μC/OS-Ⅱ是一个基于抢占式的实时多任务内核。采用μC/OS-Ⅱ作为软件运行的平台,能够实现资源复用,便于嵌入式系统的开发与维护。应用软件在实时内核的统一管理下协调工作,能够高效地实现任务切换、任务调度、任务间通信、实时时钟管理、中断管理等功能。此外,μC/OS-Ⅱ源码公开,主要采用C语言编写,可移植性强,在工业自动化控制中的应用越来越多。即插即用技术已经被用于多个领域。采用即插即用技术,可以使用户在系统正常运行时插入或删除设备[2],合理分配系统资源。即插即用技术的优点可以表现在以下两个方面:第一,容易安装和配置新设备;第二,使在线动态配置成为可能,减少停机时间。本论文首先对CAN和DeviceNet现场总线的概念、特点、发展现状做了简要的介绍,并阐述了论文研究的内容和意义;接着介绍了论文涉及的相关技术,包括ARM技术、基于ARM7硬件平台的μC/OS-Ⅱ系统移植、DeviceNet协议和即插即用技术;然后给出了本课题的总体设计方案,根据功能不同将系统分为基于主站的即插即用模块和基于从站的即插即用模块两部分进行设计;接着介绍了该设计方案的具体实现。在实现中,首先移植μC/OS-Ⅱ系统到ARM上,给出了基于主站和从站的即插即用功能模块实现的程序流程图及主要功能函数;最后通过联机调试,得出一系列程序运行跟踪图,验证了在μC/OS-Ⅱ系统上实现的基于DeviceNet总线的即插即用功能的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第一章 绪论
• 1.1 CAN与DeviceNet现场总线
• 1.1.1 CAN总线
• 1.1.2 DeviceNet现场总线
• 1.2 课题研究的背景、内容及意义
• 1.2.1 课题背景
• 1.2.2 课题研究的内容及意义
• 1.3 本论文的组织结构
• 第二章 课题技术分析
• 2.1 ARM技术
• 2.1.1 ARM处理器
• 2.1.2 ARM体系的特点
• 2.1.3 ARM体系结构
• 2.1.4 ARM处理器工作模式
• 2.2 实时嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ
• 2.2.1 μC/OS-II简介
• 2.2.2 任务状态及任务间切换
• 2.2.3 任务调度及任务间通讯
• 2.2.4 中断及时钟节拍
• 2.3 DeviceNet协议
• 2.3.1 DeviceNet的通讯模式
• 2.3.2 DeviceNet的对象模型
• 2.3.3 DeviceNet的报文分组
• 2.3.4 DeviceNet的报文类型
• 2.4 即插即用技术
• 2.5 本章小结
• 第三章 系统总体设计
• 3.1 基于主站的即插即用模块的设计
• 3.1.1 设备检测功能
• 3.1.2 数据管理功能
• 3.1.3 设备状态统计功能
• 3.2 基于从站的即插即用模块的设计
• 3.3 系统工作流程
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于DeviceNet现场总线的即插即用技术的实现
• 4.1 μC/OS-II系统在实验平台上的移植
• 4.2 基于主站的即插即用功能的实现
• 4.2.1 全局变量
• 4.2.2 设备轮询
• 4.2.3 设备删除
• 4.2.4 设备状态检测
• 4.2.5 设备故障处理
• 4.3 基于从站的即插即用功能的实现
• 4.3.1 configueTask任务
• 4.3.2 plugAndPlayTask任务
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验测试
• 5.1 硬件平台测试
• 5.1.1 实验平台
• 5.1.2 测试指示灯
• 5.1.3 测试时钟计数器Time0
• 5.2 基于arm7 硬件平台的系统移植测试
• 5.3 基于DeviceNet现场总线的即插即用功能模块测试
• 5.3.1 基于主站的即插即用功能模块测试
• 5.3.2 基于从站的即插即用功能模块测试
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 发表文章
• 致谢