基于VxWorks冗余千兆网关模块的设计与实现
本文选题:现场CAN总线 + TCP/IP协议 ; 参考:《哈尔滨工程大学》2016年硕士论文
【摘要】:CAN总线技术在工业领域已应用了几十年,对于日益复杂化的工业环境和不断发展的分布式技术,对远程监控设备和数据集总的要求将更加严格。因经典TCP/IP网络协议具有层次完整性,通信效率高,安全性强,对不同传输介质适应性强等特点,已广泛应用于工业现场总线设备之间互联。现在百兆网已不能满足现在人们对网络速度的要求,而千兆网技术日臻完善,已大范围应用。将千兆以太网技术和工业控制相结合,能更快完成对工业现场设备的分布化、智能化控制的管理,从而实现从生产到设备管理的全面检测。将工业现场总线协议和千兆以太网协议进行转换,完成数据的共享已成为目前研究的热点问题。本文基于此发展趋势,设计和完成了千兆网和CAN总线的协议转换,完成了信息共享。本设计以CAN总线协议、TCP/IP协议以及嵌入式理论和操作系统原理为技术支撑,以ARM9S3C2440为系统的核心控制器,设计了一种基于VxWorks操作系统的千兆网冗余网关模块。本设计主控芯片选择具有丰富外设接口的ARM9 S3C2440芯片,并在其上移植了VxWorks系统,SPI总线扩展CAN模块电路。千兆网硬件模块电路中选用亚信公司的AX88180作为千兆以太网控制芯片、选用Marvell公司的M88E1111作为千兆网PHY芯片。两者有效互联实现千兆网底层硬件的设计。通过总线形式外扩千兆网模块电路,MCP2515作为SPI总线外部扩展CAN控制器,CAN收发器选用周立功公司的CTM8250,外围设计了电源电路,HJTAG电路,RTC电路等。在设计过程中,完成两路CAN总线和双路千兆以太网电路的设计。软件设计,在应用层上实现千兆网络和CAN网络的互通,实现TCP/IP和CAN总线协议的转换,在功能上附加了在线参数设置,故障检测等功能。经调试后,千兆冗余网关模块能够实现CAN与TCP/IP协议的转换,完成设计初期的技术要求,系统稳定运行,应用前景广阔。
[Abstract]:CAN bus technology has been applied in industrial field for several decades. For the increasingly complicated industrial environment and developing distributed technology, the overall requirements of remote monitoring equipment and data set will be more stringent. The classical TCP/IP network protocol has been widely used in industrial fieldbus devices because of its advantages of hierarchical integrity, high communication efficiency, strong security and adaptability to different transmission media. Nowadays, the 100m network can not meet the requirement of network speed, and the technology of Gigabit network is becoming more and more perfect, and it has been widely used. By combining gigabit Ethernet technology with industrial control, the distributed and intelligent control management of industrial field equipment can be completed more quickly, and the overall inspection from production to equipment management can be realized. The conversion of industrial fieldbus protocol and gigabit Ethernet protocol to complete data sharing has become a hot issue. Based on this development trend, the protocol conversion between gigabit network and CAN bus is designed and completed, and information sharing is completed. Based on CAN bus protocol, TCP / IP protocol, embedded theory and operating system principle, and ARM9S3C2440 as the core controller of the system, a gigabit network redundant gateway module based on VxWorks operating system is designed. The main control chip of this design selects ARM9 S3C2440 chip with rich peripheral interface, and transplant VxWorks system SPI bus to extend CAN module circuit on it. In the Gigabit network hardware module circuit, the AX88180 of Asia signal Company is chosen as the Gigabit Ethernet control chip, and the M88E1111 of Marvell Company is chosen as the Gigabit Network PHY chip. The hardware design of Gigabit network is realized by the interconnection between them. In this paper, the extended gigabit network module circuit MCP2515 is used as the SPI bus external extended CAN controller and can transceiver CTM8250 of Zhou Ligong Co., Ltd. The power supply circuit and HJTAG circuit are designed. In the design process, two CAN bus and two Gigabit Ethernet circuits are designed. The software design realizes the interworking between gigabit network and CAN network on the application layer, realizes the conversion between TCP/IP and CAN bus protocol, and adds some functions such as on-line parameter setting and fault detection. After debugging, the Gigabit redundant gateway module can realize the conversion between CAN and TCP/IP protocol, complete the initial technical requirements of the design, the system runs stably and has a broad application prospect.
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN915.05;TP316;TP273
【参考文献】
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,本文编号:1826095
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