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基于MSP430F5438的网络终端系统设计

发布时间:2018-03-22 02:28

  本文选题:嵌入式系统 切入点:数据采样 出处:《太原理工大学》2012年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着计算机技术与嵌入式技术的不断进步,网络已成为日常交流中最重要的通信工具,而小型的嵌入式设备与Internet通信也逐步成为发展的趋势。本文介绍了嵌入式系统具有的优势和以太网技术发展的方向,分析了把嵌入式技术与网络技术结合在一起的可能性。通过进一步了解嵌入式以太网技术产生的背景和目前发展的状况,指出了本文研究的重要意义。 嵌入式终端系统实现网络功能主要有三种解决方案,采用专门的网络处理芯片,嵌入式操作系统植入微处理器和小型单片机嵌入网络协议栈。分析比较三种方案各自的优缺点,本文的设计方案选择单片机嵌入TCP/IP协议栈的方法来实现。 系统的主控制器选用TI公司的高性能、低功耗单片机MSP430F5438,从控制器选用微芯科技公司生产的网卡控制器ENC28J60来实现嵌入式的网络终端的设计和开发。本文的设计包括软件和硬件两大部分,硬件部分主要包括电源电路的设计、看门狗电路的设计、串口电路的设计以及单片机与网卡控制器接口电路的设计;软件部分主要包括看门狗程序的设计、以太网控制器驱动程序的编写和TCP/IP协议的裁剪,在此基础上实现了应用层的Modbus协议。 在本文设计的终端系统中主控制器实现程序写入并与从控制器进行数据通信,同时从控制器通过网络变压器扩展出一个网络接口RJ45来实现与本地的局域网的通信,然后将裁剪的、适合单片机使用的TCP/IP协议通过仿真器写到单片机的Flash中,在这个过程中主要是对网络协议进行分析并把适合嵌入式系统的UIP协议栈移植到微控制器中。 通过分析应用层的协议,在主控制器的内部存储器中实现了基于UDP传输协议的Modbus协议。系统通过采样电路可以把现场的数据进行采集,并通过串口发送到系统的内部存储器中。与此同时,在远端的主机可以直接向网络终端发送命令实现对嵌入式网络终端的控制。系统真正实现了对数据的远端测试和对现场设备的远程控制,操作起来方便,应用也比较广泛。随着嵌入式技术和网络的不断发展融合,本文实现的将嵌入式网络技术应用在工业控制和远程监控领域具有重要的意义。
[Abstract]:With the development of computer technology and embedded technology, the network has become the most important communication tool in daily communication. The communication between small embedded devices and Internet has gradually become a trend of development. This paper introduces the advantages of embedded systems and the development direction of Ethernet technology. This paper analyzes the possibility of combining embedded technology with network technology, and points out the significance of this study by further understanding the background of embedded Ethernet technology and the current development situation. There are three kinds of solutions to realize network function in embedded terminal system, which adopt special network processing chip. The embedded operating system is embedded in the microprocessor and the small microcontroller is embedded in the network protocol stack. The advantages and disadvantages of the three schemes are analyzed and compared. The method of embedding the TCP/IP protocol stack into the single chip microcomputer is selected for the design of this paper. The main controller of the system is the high performance of TI Company. MSP430F5438, a low-power single-chip microcomputer, is designed and developed by ENC28J60, a network card controller produced by Microcore Technology Company. The design of this paper includes two parts: software and hardware. The hardware part mainly includes the design of power supply circuit, watchdog circuit, serial port circuit and interface circuit between MCU and network card controller, and the software part mainly includes the design of watchdog program. The driver of Ethernet controller and the clipping of TCP/IP protocol are written, and the Modbus protocol of application layer is implemented. In the terminal system designed in this paper, the master controller realizes the program writing and data communication with the slave controller. At the same time, the controller extends a network interface RJ45 through the network transformer to realize the communication with the local local area network. Then the TCP/IP protocol which is cut and suitable for MCU is written into the Flash of MCU by simulator. In this process, the network protocol is analyzed and the UIP protocol stack suitable for embedded system is transplanted to the microcontroller. By analyzing the protocol of the application layer, the Modbus protocol based on UDP transmission protocol is implemented in the internal memory of the main controller. And send it to the internal memory of the system through serial port. At the same time, The remote host can send commands directly to the network terminal to realize the control of the embedded network terminal. With the development of embedded technology and network, the application of embedded network technology in industrial control and remote monitoring is of great significance.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP393.0;TP368.1

【参考文献】

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本文编号:1646677

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