矿用综合性网关及其网管系统的设计与实现

发布时间：2017-11-21 06:27

  本文关键词：矿用综合性网关及其网管系统的设计与实现

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【摘要】：传输介质和通信协议的多样化使得煤矿井下形成了互不兼容的多个网络和系统,为了解决异构网络的数据融合、传输问题,通常借助网关设备实现不同协议之间的转换。现有的网关设备协议转换功能较单一,且基本都通过软件来实现,数据转换实时性弱。随着以太网通信速率的提高,对网关的功能也提出了更高的要求,具有多接口、高效率、高稳定性,适应多种传输介质和通信协议的网关具有较大的市场需求。为此本文设计了一款接口丰富、稳定性高、成本低、速度快的矿用综合性网关,通过FPGA硬件实现以太网与RS-232/RS-485/CAN协议之间的相互转换,以保证数据传输的实时性,并设计Web网管软件,方便设备的远程管理。本文首先从硬件架构和软件结构两方面讨论了矿用综合性网关的设计,考虑到成本、开发周期和产品功能等方面的要求,规划出采用专用超大规模集成电路模块与FPGA硬件实现协议转换模块结合的硬件架构,和基于嵌入式Linux操作系统的软件系统架构。专用集成模块选用了千兆以太网交换机模块、DSL高速数据传输模块和高速无线通信模块,FPGA内部的协议转换使用VHDL语言设计完成。应用层基于Web的网管方式的实现,采用了多进程管理模型,并通过多线程结构完成多任务的管理。最后对矿用综合性网关的协议转换功能和Web网管功能进行了测试和验证。结果表明该网关能完成RS-232/RS-485/CAN和以太网协议的双向转换,用户可通过Web方式对矿用综合性网关进行配置和管理,该网关达到了预期设计目标。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.07

【参考文献】

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本文编号：1210006