基于uCos操作系统DP适配器的设计与实现

发布时间：2017-05-04 21:18

  本文关键词：基于uCos操作系统DP适配器的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现场总线控制系统由于其开放性、控制分散化、互操作性等特点成为新一代工业自动化控制系统。现场总线的应用领域越来越广。但由于现场总线的标准众多且通信协议之间的差异较大、互不兼容,因此用来连接不同现场总线的网络设备是必不可少的。PROFIBUS-DP作为最有代表性的现场总线广泛应用于现场设备层数据通讯与控制。本文主要论述了基于uCos-Ⅲ操作系统对PROFIBUS-DP适配器的设计与实现。分析了DP适配器的需求,结合相应的技术指标,给出了适配器的软硬件的总体架构设计,采用模块化的设计方法,划分了适配器的功能模块：主控制器模块、从控制器模块、Modbus接口模块、PROFIBUS-DP总线接口模块。根据硬件总体架构,对控制器进行选型,给出了硬件电路的整体设计并实现,包括电源电路,VPC3+C电路以及RS485接口电路等。根据软件总体架构,阐述了uCos-Ⅲ嵌入式操作系统的移植方法,同时基于该系统设计并实现了接口电路的驱动、代码升级驱动以及从单片机的通信驱动。最后设计并实现了适配器的业务软件。结合SIEMENS的Step7软件及GSD文件对PROFIBUS-DP适配器进行测试,测试结果表明适配器的功能满足需求,技术指标达到预期要求。
【关键词】：适配器 现场总线 PROFIBUS-DP Modbus uCos Step 7
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP316;TP393.05
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究发展现状9-11
• 1.2.1 现场总线发展概述9-10
• 1.2.2 PROFIBUS的特点与发展现状10-11
• 1.3 课题的主要工作11
• 1.4 本文章节安排11-12
• 2 总体方案设计12-19
• 2.1 DP适配器需求分析12
• 2.2 DP适配器技术指标12-13
• 2.3 DP适配器硬件架构13-16
• 2.3.1 适配器的硬件总体架构设计13
• 2.3.2 嵌入式单片机选型13-15
• 2.3.3 PROFIBUS-DP从站协议控制芯片选型15-16
• 2.4 DP适配器软件架构16-18
• 2.4.1 适配器的软件总体架构16-17
• 2.4.2 嵌入式操作系统选型17-18
• 2.5 本章小结18-19
• 3 PROFIBUS-DP协议19-27
• 3.1 PROFIBUS-DP功能19
• 3.2 PROFIBUS-DP设备类型和系统组态19-21
• 3.2.1 PROFIBUS-DP设备类型19-20
• 3.2.2 系统组态20-21
• 3.3 PROFIBUS-DP通信21-26
• 3.3.1 PROFIBUS-DP通信模式21-24
• 3.3.2 PROFIBUS-DP主/从站通信任务24-25
• 3.3.3 DP从站状态机25-26
• 3.4 本章小结26-27
• 4 基于嵌入式单片机的适配器硬件设计27-38
• 4.1 硬件整体设计27
• 4.2 电源电路27-28
• 4.3 指示灯28-29
• 4.4 复位电路29-30
• 4.5 地址选择开关30-31
• 4.6 PROFIBUS-DP总线接口31-35
• 4.6.1 VPC3+C电路31-32
• 4.6.2 晶振电路32
• 4.6.3 磁藕隔离32-35
• 4.7 主-从单片机通信35-36
• 4.8 Modbus现场总线接口36-37
• 4.9 本章小结37-38
• 5 基于uCos-Ⅲ的嵌入式软件设计38-59
• 5.1 软件整体设计38-39
• 5.2 uCos-Ⅲ操作系统移植39-41
• 5.2.1 官方库代码编译40
• 5.2.2 时基相关修改40
• 5.2.3 官方库代码裁剪40-41
• 5.2.4 操作系统移植测试41
• 5.3 GSD文件41-43
• 5.4 嵌入式驱动部分43-52
• 5.4.1 VPC3+C驱动43-47
• 5.4.2 代码升级驱动47-49
• 5.4.3 从单片机通信驱动49-52
• 5.5 业务软件52-58
• 5.5.1 与PLC交互任务52-53
• 5.5.2 从站交互任务53-55
• 5.5.3 自处理任务55-58
• 5.6 本章小结58-59
• 6 系统测试59-68
• 6.1 测试环境构建59-63
• 6.1.1 测试系统组成59
• 6.1.2 STEP7软件59-63
• 6.2 测试方案63
• 6.2.1 通信测试方案63
• 6.2.2 扫描周期测试方案63
• 6.2.3 升级测试方案63
• 6.2.4 异常测试63
• 6.3 系统测试63-67
• 6.3.1 通信测试63-65
• 6.3.2 扫描周期测试65-66
• 6.3.3 升级测试66
• 6.3.4 异常测试66-67
• 6.4 本章小结67-68
• 7 总结与展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 吴玉香,吴忻生,胡跃明;一种基于Profibus的现场总线控制系统[J];计算机应用研究;2003年02期

2 方彦军,李京丽,陈梅城;PROFIBUS-DP现场总线智能从站通信协议研究[J];仪表技术与传感器;2004年12期

3 陈果;冯静;;ucos系统及其消息队列详析[J];电子元器件应用;2011年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 郭彦青;基于PROFIBUS-DP的智能从站开发[D];中北大学;2006年

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本文编号：345839