基于RS485总线网络的高速数字采编系统设计与实验
发布时间：2022-10-04 14:51
随着航天航空测控技术的发展,工作在飞行器内部的采编设备数量也随着增加,导致测试电缆和连接器占据了大量空间,传统的数据总线已经无法满足显著提高的系统吞吐量。分析了目前数据采集设备的各项功能指标后,并结合RS-485具有组网简单、传输速度快、传输距离长、易于安装等特性,本文提出一种基于RS-485总线网络的高速数字采编系统,以满足目前数据总线小型化、高速化设计需求,对降低飞行器重量,精简电缆有重要意义。数据总线技术普遍用于航天器的数据处理系统,本文首先分析了常见的总线技术,然后针对项目涉及的技术要求搭建了基于RS-485总线网络的高速数字采编系统,规定了主节点和多个子节点的查询/响应方式,设计了以FPGA为控制核心进行数据采集、编帧和打包转发的总体方案。以标准化、模块化为设计原则,对采编系统进行了功能划分,提出了三种模块:RS-485总线通讯模块、以太网接口模块、A/D转换模块。详细介绍了每种模块的实现原理,给出了硬件设计、FPGA设计及仿真结果。通过在顶层设计中对各模块的调用搭建了总线网络采编系统,包括主节点和31个采编子节点。制订了总线通信协议,介绍了多路模拟量的采集和编帧格式,将子节...
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
1.2 数据总线技术国内外发展现状
1.3 本文的主要工作和内容安排
2 总体方案设计
2.1 系统需求分析
2.2 系统方案设计
2.3 模块化设计
2.3.1 RS-485 总线通讯模块
2.3.2 A/D转换模块
2.3.3 千兆以太网接口模块
2.3.4 测试软件模块
2.4 本章小结
3 系统硬件设计
3.1 硬件系统总体概述
3.2 FPGA控制模块设计
3.3 RS-485 总线接口设计
3.4 A/D转换电路设计
3.5 千兆以太网模块
3.5.1 以太网物理层模型
3.5.2 千兆以太网接口设计
3.6 系统供电模块设计
3.7 节点电路设计
3.8 本章小结
4 系统的软件设计与仿真验证
4.1 A/D转换模块的软件设计
4.1.1 ADS1258 寄存器
4.1.2 ADS1258 控制程序功能仿真
4.2 RS-485 总线网络通讯模块的软件设计
4.2.1 总线网络查询/响应模式设计
4.2.2 RS-485 通信软件仿真
4.3 以太网模块的软件设计
4.3.1 TCP/IP协议
4.3.2 以太网控制模块软件设计
4.3.3 以太网接口仿真
4.4 通信协议设计
4.4.1 RS-485 总线通信协议设计
4.4.2 上位机通信协议设计
4.5 本章小结
5 系统功能测试
5.1 上位机软件测试
5.1.1 以太网通讯测试
5.1.2 以太网传输性能测试
5.2 基于RS-485 网络的高速数字采编系统总体测试
5.2.1 系统总体搭建
5.2.2 系统通信功能测试
5.2.3 采集功能测试
5.3 本章小结
6 总结和展望
6.1 所做工作的总结
6.2 下一步工作建议与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于485总线的高精度数据采集系统设计[J]. 卢超,梁烁,严帅,王智友,张会新. 电子器件. 2018(06)
[2]航天器用1553B总线电缆网总装过程质量控制方法研究[J]. 张凯,吴丽芳,张生勇,刘珽. 质量与可靠性. 2018(05)
[3]军工现场总线技术发展趋势与展望[J]. 刘文怡. 计算机测量与控制. 2018(07)
[4]航空数据总线技术分析研究[J]. 孙胜旺. 山东工业技术. 2018(14)
[5]浅析汽车CAN数据总线工作原理[J]. 谭克诚,宛东. 内燃机与配件. 2018(09)
[6]一种通道可扩展的堆叠式数据采集系统设计[J]. 卢振国,王红亮,胡晓峰. 中国测试. 2018(03)
[7]基于1553B总线的再入遥测系统[J]. 李智中,金文,王小珲. 遥测遥控. 2018(01)
[8]基于FPGA的SPI Flash配置存储器复用的实现[J]. 陈燕文,韩焱,徐磊,莫璧铭. 测试技术学报. 2017(06)
[9]基于Xilinx Spartan6的复用SPI FLASH储存企业LOGO及其显示方法[J]. 李明. 数字技术与应用. 2016(04)
[10]基于FPGA的Ethernet Powerlink通信节点的设计与实现[J]. 梁绥泽,朱同文. 无线互联科技. 2015(07)
博士论文
[1]基于Agent的内部网络安全系统研究与实现[D]. 周剑岚.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]基于以太网传输的冲击波超压测试系统研究[D]. 秦泗超.中北大学 2018
[2]基于FPGA的多路信号源研究与实现[D]. 刘琪.西安工程大学 2018
[3]多通道高精度数据采集模块的设计[D]. 李静.电子科技大学 2018
[4]某型号电源模块小型化微组装关键工艺技术研究[D]. 李栋.北华航天工业学院 2018
[5]一种无主多点光纤现场总线结构及通讯协议的研究与设计[D]. 王晓露.浙江大学 2018
[6]基于WLAN的节点地震仪数据传输系统设计[D]. 文晓哲.吉林大学 2017
[7]双差分线接收器的设计研究[D]. 李露.西安电子科技大学 2017
[8]总线式数据采集系统的设计与实现[D]. 高金转.中北大学 2017
[9]基于RS485的多点传感器采集系统设计[D]. 刘喜增.湘潭大学 2017
[10]基于电力载波的智能路灯控制系统的设计与实现[D]. 栗永胜.杭州电子科技大学 2017
本文编号：3685233
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
1.2 数据总线技术国内外发展现状
1.3 本文的主要工作和内容安排
2 总体方案设计
2.1 系统需求分析
2.2 系统方案设计
2.3 模块化设计
2.3.1 RS-485 总线通讯模块
2.3.2 A/D转换模块
2.3.3 千兆以太网接口模块
2.3.4 测试软件模块
2.4 本章小结
3 系统硬件设计
3.1 硬件系统总体概述
3.2 FPGA控制模块设计
3.3 RS-485 总线接口设计
3.4 A/D转换电路设计
3.5 千兆以太网模块
3.5.1 以太网物理层模型
3.5.2 千兆以太网接口设计
3.6 系统供电模块设计
3.7 节点电路设计
3.8 本章小结
4 系统的软件设计与仿真验证
4.1 A/D转换模块的软件设计
4.1.1 ADS1258 寄存器
4.1.2 ADS1258 控制程序功能仿真
4.2 RS-485 总线网络通讯模块的软件设计
4.2.1 总线网络查询/响应模式设计
4.2.2 RS-485 通信软件仿真
4.3 以太网模块的软件设计
4.3.1 TCP/IP协议
4.3.2 以太网控制模块软件设计
4.3.3 以太网接口仿真
4.4 通信协议设计
4.4.1 RS-485 总线通信协议设计
4.4.2 上位机通信协议设计
4.5 本章小结
5 系统功能测试
5.1 上位机软件测试
5.1.1 以太网通讯测试
5.1.2 以太网传输性能测试
5.2 基于RS-485 网络的高速数字采编系统总体测试
5.2.1 系统总体搭建
5.2.2 系统通信功能测试
5.2.3 采集功能测试
5.3 本章小结
6 总结和展望
6.1 所做工作的总结
6.2 下一步工作建议与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于485总线的高精度数据采集系统设计[J]. 卢超,梁烁,严帅,王智友,张会新. 电子器件. 2018(06)
[2]航天器用1553B总线电缆网总装过程质量控制方法研究[J]. 张凯,吴丽芳,张生勇,刘珽. 质量与可靠性. 2018(05)
[3]军工现场总线技术发展趋势与展望[J]. 刘文怡. 计算机测量与控制. 2018(07)
[4]航空数据总线技术分析研究[J]. 孙胜旺. 山东工业技术. 2018(14)
[5]浅析汽车CAN数据总线工作原理[J]. 谭克诚,宛东. 内燃机与配件. 2018(09)
[6]一种通道可扩展的堆叠式数据采集系统设计[J]. 卢振国,王红亮,胡晓峰. 中国测试. 2018(03)
[7]基于1553B总线的再入遥测系统[J]. 李智中,金文,王小珲. 遥测遥控. 2018(01)
[8]基于FPGA的SPI Flash配置存储器复用的实现[J]. 陈燕文,韩焱,徐磊,莫璧铭. 测试技术学报. 2017(06)
[9]基于Xilinx Spartan6的复用SPI FLASH储存企业LOGO及其显示方法[J]. 李明. 数字技术与应用. 2016(04)
[10]基于FPGA的Ethernet Powerlink通信节点的设计与实现[J]. 梁绥泽,朱同文. 无线互联科技. 2015(07)
博士论文
[1]基于Agent的内部网络安全系统研究与实现[D]. 周剑岚.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]基于以太网传输的冲击波超压测试系统研究[D]. 秦泗超.中北大学 2018
[2]基于FPGA的多路信号源研究与实现[D]. 刘琪.西安工程大学 2018
[3]多通道高精度数据采集模块的设计[D]. 李静.电子科技大学 2018
[4]某型号电源模块小型化微组装关键工艺技术研究[D]. 李栋.北华航天工业学院 2018
[5]一种无主多点光纤现场总线结构及通讯协议的研究与设计[D]. 王晓露.浙江大学 2018
[6]基于WLAN的节点地震仪数据传输系统设计[D]. 文晓哲.吉林大学 2017
[7]双差分线接收器的设计研究[D]. 李露.西安电子科技大学 2017
[8]总线式数据采集系统的设计与实现[D]. 高金转.中北大学 2017
[9]基于RS485的多点传感器采集系统设计[D]. 刘喜增.湘潭大学 2017
[10]基于电力载波的智能路灯控制系统的设计与实现[D]. 栗永胜.杭州电子科技大学 2017
本文编号：3685233
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3685233.html
