【硕士论文】基于嵌入式应用的TCPIP到Modbus的网关设计与实现.pdf

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1、上海交通大学硕士学位论文基于嵌入式应用的TCP/IP到Modbus的网关设计与实现姓名：曹旋昌申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：王林20050101上海交通大学硕士学位论文基于嵌入式应用的TCP/IP到Modbus的网关设计与实现摘要计算机网络控制半导体集成等技术的发展促进了DCS系统的发展其中现场总线和嵌入式技术的影响尤为突出促进DCS向着PC化综合化智能化网络化标准化开放化的方向发展在DCS系统中从控制器到I/O网络之间的数据传输至关重要它涉及到DCS的整体的执行和响应性能为了适应DCS系统的分散性开放性需求在控制器和I/O网络之间引入了网关它增强了控制器

2、与各种现场设备的连接能力本文的应用就是基于此背景嵌入式技术是后PC时代最热门的技术它促进了DCS系统的开放性和分散性所谓嵌入式系统是以应用为中心以计算机技术为基础软硬件可裁剪适用于对功能可靠性成本体积功耗等有严格要求的专用计算机系统PC104是一种典型的嵌入式硬件平台因为PC兼容体积小功耗小可靠性高易扩展等特点在嵌入式应用中比较流行本文的硬件就采用PC104Linux操作系统是一个比较典型的嵌入式操作系统因为其硬件支持广泛内核高效稳定开放源码易于裁减软件丰富完善的网络通信和文件管理机制等特点而倍受推崇本文中的嵌入式操作系统就选择Linux所以文中的嵌入式软硬件方案选择都是很典型

3、的开发平台I上海交通大学硕士学位论文本文设计并实现了一个基于嵌入式应用的TCP/IP到Modbus的网关它的主要任务是对上与控制器通讯识别并响应控制器的操作命令对下与I/O网络通讯缓冲扫描数据并执行控制器命令另外还要实现双机备份功能以及自身I/O寄存器数据组织主要设计目标是要提高从I/O网络到控制器的数据传输速度突破原有的传输瓶颈以及通过冗余提高可靠性在具体实现上软件开发主要涉及相关的应用编程知识和有关协议标准编程知识主要是指Linux下的TCP/IP的socket编程串口编程多进程编程进程间通信Client/Server模型等知识本文涉及的协议主要是Modbus的相关内容和具

4、体应用在系统设计与实现过程中首先针对所要实现的功能确定设计目标由系统的功能需求合理分配软硬件的功能划分在硬件规格确定后再来选择操作系统划分软件功能调试模块最后测试系统本文硬件选择的PC104平台与PC100%兼容所以开发流程很简单先在普通PC机上进行开发调试等软件开发成熟后直接拷贝到目标系统上执行由于本文的软件平台选择Linux操作系统所以把软件按功能分成若干模块分别设计开发然后通过进程通信将各个模块联系起来整体调试这样的开发过程具有很大的独立性和灵活性本文中我们将嵌入式技术利用到DCS系统的网关设计因此网关的软件设计实现将是本文介绍的重点关键词DCS网关Linux协议TCP/

5、IPModbusI/O节点II上海交通大学硕士学位论文DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFGATEWAYFROMTCP/IPTOMODBUSBASEDONTHEEMBEDDEDAPPLICATIONABSTRACTDistributedcontrolsystem-DCSforshort-isgreatlypromotedbythedevelopmentofmoderntechnologyofcomputer,network,controlandsemiconductor.Amongthem,technologyoffieldbusandembeddedsystem

6、contributesmost.Asaconsequence,theDCSisbecomingacomputerized,network,standard,open,intelligentandcomprehensivesystem.ForaDCS,thespeedofdatatransmissionfromcontrollertoI/Onetworkiscrucialtotheperformanceofthesystem.SogatewayisintroducedtoadapttotheopennessanddecentralizationofDCSbetweencontro

7、llerandI/OnetworkwhichmakesthecontrollermoreflexibletoconnectallkindsofI/Onetworks.Thisistheapplicationbackgroundofthethesis.Embeddedtechnologyishottesttopicinthepost-PCage.ItstronglypromotestheopennessanddecentralizationoftheDCS.Theembeddedsystemi