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基于Internet的嵌入式远程监控网络技术的研究与实现

发布时间:2018-05-17 13:41

  本文选题:嵌入式 + Internet ; 参考:《东华大学》2012年硕士论文


【摘要】:随着网络技术的发展,Internet已经渗透大众生活和工业生产的方方面面.互联网在经历过“大型主机”、“服务器和PC”和“手机和移动互联网终端”为载体的三个发展阶段后,将逐步迈向以嵌入式设备为载体的第四个阶段。而嵌入式设备具有体积小、实时性好、可靠性高、功能完善等特点。面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口,针对外部联网要求,嵌入式设备必须配有通信接口,相应需要TCP/IP协议簇软件支持。因此嵌入式设备和Internet的结合成为了一种必然趋势,本文正是在此大背景之下所做的研究。 远程监控是指本地计算机以web作为通信平台对远端的计算机或设备进行监测和控制。本课题是将Internet与嵌入式设备结合,使用本地计算机通过Internet对现场嵌入式设备及下位机进行远程监控。设计并实现了一个比较完整的网络化监控系统。该系统以步进电机为被控对象,以片上系统AT89S52作为步进电机的控制芯片,通过CAN通信与现场嵌入式系统链接,PC机通过Internet来访问嵌入式系统,对被控对象进行监测与控制。全文的主要研究内容和创新点如下: 1.基于Interent的嵌入式远程监控网络的总体架构设计。基于Interenet的嵌入式远程监控网络系统分为三大主体,即监控端(PC机)、主控端和执行端。其中监控端是与主控端之间通过Interent进行通信,主控端与现场执行端之间通过CAN总线进行通信。系统的整体框架为: 监控端←Internet→主控端←CAN总线→现场执行端 2.基于Internet的嵌入式远程监控网络的主控端设计。主控端是基于Internet的嵌入式远程监控网络承上启下的部分,是基于S3C2440A来实现的,包括硬件和软件设计。主控端硬件设计主要包括电源电路、复位电路、存储器等外围电路。主控端软件设计实现了linux平台下具有Internet和CAN双向收发能力的软件。主控端通过Internet通信接收监控端的指令转发执行端或通过CAN总线接收执行端的信息转发监控端。因此,主控端实现了Internet和CAN两种通信的对接,是整个系统的纽带。 3.基于Internet的嵌入式远程监控网络的执行端设计。执行端设计实现了基于CAN通信的步进电机与旋转编码器的控制系统,该系统通过CAN通信接收控制指令和发送运行状态,包括硬件和软件设计。硬件设计利用AT89S52单片机、旋转编码器和光电耦合器来实现MCU对步进电机的控制;软件设计通过定时器中断和比较器中断等实现了CAN接收函数,CAN发送函数和步进电机的控制函数。 4.CAN和RS-232协议转化器设计。该协议转换器实现了CAN通信协议和RS-232协议的转换,实现不具备CAN总线接口的设备可以直接挂接到总线网络上,实现资源的重复利用。利用AT89S52单片机、SJA1000和PCA82C250构成硬件电路;软件实现CAN中断接收、CAN发送、串行中断接收和串行发送等子函数。 5.CAN总线网络实时性研究。提出了基于动态优先级调度算法来改进CAN总线网络的实时性。首先通过肯达尔模型计算出CAN网络数据帧丢失概率、网络阻塞概率和单个数据帧的等待时间与网络负载的关系,然后提出动态优先级调度算法,并通过仿真分析与标准CAN调度算法进行比较,动态优先级调度算法能明显改善CAN网络的实时性。
[Abstract]:With the development of network technology, Internet has permeated all aspects of mass life and industrial production. After the three development stages of "mainframe", "server and PC" and "mobile phone and mobile internet terminal", the Internet will gradually move towards the fourth phases of the embedded device as the carrier. The equipment has the characteristics of small size, good real-time, high reliability and perfect function. The embedded system facing twenty-first Century requires a standard or a variety of network communication interfaces. In view of the requirements of the external networking, the embedded devices must be equipped with communication interfaces and need the support of the TCP/IP protocol cluster software. Therefore, embedded devices and Internet This combination is becoming an inevitable trend.
Remote monitoring means that the local computer monitors and controls the remote computer or equipment using web as the communication platform. This topic is to combine the Internet with the embedded equipment, use the local computer to monitor the field embedded equipment and the lower machine through Internet, and design and implement a relatively complete network monitoring system. The system takes the step motor as the controlled object, and uses the AT89S52 on the chip system as the control chip of the stepping motor. The system links the embedded system with the field embedded system through the CAN communication. The PC machine visits the embedded system through Internet to monitor and control the controlled object. The main content and innovation of the full text are as follows:
1. the overall architecture design of the embedded remote monitoring network based on Interent. The embedded remote monitoring network system based on Interenet is divided into three main bodies, namely, the monitoring terminal (PC machine), the master control end and the executive end. The monitoring terminal is communication between the main control terminal and the main control terminal through the Interent, and the main control terminal and the scene executes are carried out through the CAN bus. Communication. The overall framework of the system is:
Monitor terminal Internet to main control terminal CAN bus to field execution end.
2. the main control terminal of the embedded remote monitoring network based on Internet. The main control terminal is based on the Internet based embedded remote monitoring network. It is based on the S3C2440A, including the hardware and software design. The main control terminal hardware design mainly includes the power circuit, the reset circuit, the memory and other peripheral circuits. The design realizes the software with Internet and CAN bidirectional transmitting and receiving ability under the Linux platform. The main control terminal receives the directives of the monitoring terminal through the Internet communication and receives the information forwarding monitoring terminal through the CAN bus. Therefore, the main control terminal realizes the docking of two kinds of communication between Internet and CAN, and is the link of the whole system.
3. the design of the execution terminal of the embedded remote monitoring network based on Internet. The executive terminal designed and realized the control system of the step motor and rotary encoder based on CAN communication. The system receives the control instructions and sending running state through the CAN communication, including the hardware and software design. The hardware design uses the AT89S52 singlechip, the rotary encoder and the rotary encoder. The photoelectric coupler is used to control the step motor of MCU. The software design realizes the CAN receiving function, the CAN sending function and the control function of the stepping motor through the interruption of the timer and the comparator interruption.
4.CAN and RS-232 protocol converter design. The protocol converter realizes the conversion of the CAN communication protocol and the RS-232 protocol. The device that does not have the CAN bus interface can be directly attached to the bus network to realize the reuse of the resources. The hardware circuit is composed of AT89S52 MCU, SJA1000 and PCA82C250, and the software realizes CAN interrupt reception, C. AN sends, serial interrupt receive and serial transmission functions.
The real-time performance of 5.CAN bus network is studied. A dynamic priority scheduling algorithm is proposed to improve the real-time performance of the CAN bus network. First, the Kendal model is used to calculate the data frame loss probability, the network blocking probability and the waiting time of the single data frame and the network load, and then the dynamic priority scheduling algorithm is proposed. Compared with the standard CAN scheduling algorithm, the dynamic priority scheduling algorithm can significantly improve the real-time performance of CAN networks.
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP368.1;TP277

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本文编号:1901600

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