基于嵌入式的规约转换通信管理机系统的设计与实现
本文选题:通信规约 + 通信管理机 ; 参考:《昆明理工大学》2012年硕士论文
【摘要】:在不同的数据采集设备或控制设备之间进行数据交换的需求已经变得越来越强烈,不同的设备使用的规约不尽相同,单一的通信规约完成全部的数据交换在当前规约纷繁复杂的应用情况下有一定的困难,通信规约转换系统是当前流行的解决方案。现存的通信规约转换系统具有对规约转换任务进行集中式处理、整合度较高、对通信管理机硬件要求较高等特点,不能很好的满足当前不断增长的规约转换需求。 本文提出并实现了一种新的进行分布式部署和规约转换的、基于SOA (Service Oriented Architecture,面向业务架构)架构的通信规约转换系统。新的系统采用了模块化设计,分为通信规约转换系统执行框架、配置工具及规约可执行程序三个部分。用户可选用不同的规约可执行程序来构建符合自身需求的可用系统,从而可以有效解决现存通信规约转换系统所面临的问题,文中还对系统开发所涉及的技术进行了详细的阐述。 鉴于ARM+Linux架构的嵌入式系统的技术已经比较成熟,稳定性较高,可扩展的通信接口越来越多,成本较低,易于进行部署,所以本文选择ARM+Linux架构的嵌入式设备作为通信管理机的软硬件平台。 本文选取了目前控制和通信领域中较为常见的Modbus/Tcp和IEC60870-5-103两个通信规约来进行规约转换,两者都是很有市场前景的通信规约,而且在工作方式、帧结构等方面有较大的差异,代表了两大类不同的通信规约,因此对它们进行转换有较强的示范意义。在Modbus/Tcp和IEC60870-5-103两个规约可执行程序中分别实现了10个常用的Modbus/Tcp规约功能码的数据帧格式以及23个常用的IEC60870-5-103规约的ASDU数据帧格式。 最后,对所实现的通信规约转换系统的运行效果进行了展示和分析:并对系统进行了性能实测,包括系统资源占用率、稳定性、规约转换可靠性以及系统可扩展性等。测试结果表明本文所提出的通信规约转换系统可以有效地解决现存系统在规约转换规模增大的情况下的系统性能瓶颈问题,很好的满足实际生产的需求。基于本文提出的通信规约转换系统所实现的Modbus/Tcp和IEC60870-5-103规约转换已经在贵州清镇红枫湖供水系统项目中得到应用。
[Abstract]:The need for data exchange between different data acquisition or control devices has become more and more intense, with different protocols being used by different devices. It is difficult for a single communication protocol to complete all the data exchange in the complicated application of the current protocol. The communication protocol conversion system is a popular solution at present. The existing communication protocol conversion system has the characteristics of centralized processing of protocol conversion tasks, high degree of integration and high requirements for the hardware of communication management machines, which can not meet the current increasing requirements of protocol conversion. This paper proposes and implements a new communication protocol transformation system based on SOA Service Oriented Architecture (Business Architecture) architecture for distributed deployment and specification transformation. The new system adopts modular design, which is divided into three parts: communication protocol conversion system execution framework, configuration tool and protocol executable program. Users can choose different protocol executables to build available systems that meet their own needs, thus effectively solving the problems faced by existing communication protocol conversion systems. The technology involved in the system development is also described in detail in this paper. Since the technology of embedded system based on ARM Linux is mature and stable, there are more and more expandable communication interfaces, low cost and easy to deploy. So this paper chooses the embedded device of ARM Linux architecture as the software and hardware platform of communication management machine. In this paper, two communication protocols, Modbus/Tcp and IEC60870-5-103, which are common in the field of control and communication at present, are selected for protocol conversion. Both of them are promising communication protocols, and there are great differences in working mode, frame structure and so on. It represents two different kinds of communication protocols, so it has strong demonstration significance to convert them. In the two executable programs of Modbus/Tcp and IEC60870-5-103, the data frame formats of 10 common Modbus/Tcp protocol function codes and 23 common IEC60870-5-103 protocols are implemented, respectively. Finally, the performance of the communication protocol conversion system is demonstrated and analyzed. The performance of the system is measured, including the system resource occupancy, stability, specification conversion reliability and system scalability. The test results show that the communication protocol conversion system proposed in this paper can effectively solve the bottleneck problem of the existing system when the scale of the specification conversion increases, and can meet the requirements of actual production. The Modbus/Tcp and IEC60870-5-103 protocol conversion based on the communication protocol conversion system proposed in this paper has been applied in the Qingzhen Hongfeng Lake water supply system project in Guizhou province.
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP368.1;TN915.05
【共引文献】
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,本文编号:1889423
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