基于嵌入式linux的交换式以太控制网络技术研究

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1、——————垦里!!i哒兰堡主堂垡丝奎垫矍摘要计算机网络技术和Linux技术的飞速发展为基于嵌入式Linux的应用奠定了技术基础，并将成为进一步推动后者快速发展的技术动力；嵌入式Linux的应用无疑会对现实社会的各领域带来普遍深入变革，引导人类社会进入个性化的“后PC时代”。当然，将这种新模式应用到自动化领域中，也势必促进控制系统体系结构的变革，使其具有更高的性能和更具开放性。在现有的技术成熟度和良好的应用前景的背景下，本文试图探索一种新型的控制系统体系结构一一用交换式以太网构建现场控制系统通信平台，以基于嵌入式Linux的控制器为控制网络节点；该结构在拓扑上类似通

2、常的计算机网络系统，它铲除了传统主从式等层次控制网络结构的各个层，任意节点之间能够平等、高性能的通信，可见，这种新结构为创建需要高速而大量的数据传输的高性能控制系统打下了良好的基础。以太网(Ethernet)技术以其公认的优越性成为是应用最广泛的计算机网络技术。但是，由于通常意义的以太网并不适合用于现场通信，因此本文采用以太网交换技术在很大程度上或完全弥补以太网介质访问机制(CSMA／CD)带来的不确定性，从而为其应用于工业现场控制清除了主要障碍。交换式以太控制网络应用于工业现场的关键技术如下：1、确保通信实时性。2、环路和广播风暴的解决方案。3、对网络安全性的支持

3、。4、总线供电。5、互操作性。6、网络生存性。7、本质安全与安全防爆技术。8、远距离传输。另一个重要方面是在用交换式以太控制网络构建的通信平台下的嵌入式Linux控制器的开发。由于嵌入式Linux应用的具体性和可裁剪性，实际的开发千差万别，但其开发模式是有共性的。作为实例和本文成果之一的基于嵌入式Linux和Web技术的“钢厂薄板工段数据监视系统”，其开发过程基本上反映了嵌入式Linux控制器的开发特点，并证明了该研究设想的可行性，具有一定实用性。开发过程简述如下：首先，系统分析。经过分析，决定用嵌入式的数据监视系统取代传统的钢厂薄板工段数据监视系统典型配景中的通信

4、网卡，以便直接接入交换式以太控制网络，用户可以用Internet／Intranet技术监视工业现场，而不仅限于原来的监控室。第二，嵌入式数据监视系统硬件构成。由于所选用的开发套件所提供的硬件能较好满足应用的要求，所以直接采用。第三，嵌入式数据监视器软件结构。系统采用开发套件所预装的uCLinux—Coldfire作为嵌入式操作系统。选boa作为嵌入式Web服务器，昆明理工大学硕士学位论文摘要它的CGI程序通过读消息队列和写消息队列与数据服务器通信。数据服务器的设计采用简单、有效的循环法。在主进程中设置一个无限循环，依次读取底层串口驱动程序的数据和高层Web服务器通过

5、消息队列送来的信息。从串口来的历史数据列表采用循环队列的形式建立在该进程的内存中。第四，建立开发环境。开安装和设置发主机，安装万禾嵌入式Linl／x源代码及编译工具软件，安装目标系统，操作和控制目标系统，设置目标系统的IP地址，把编译好的可执行二迸制影象文件传送到目标系统并运行。第五，编程与调试。第六，模拟实验与安装测试。如果不能达到预期要求，还需依据软、硬件工程理论具体处理。为了更具有一般性，本文还进一步描述了如何将该数据监视系统扩展成为信息网络与现场总线控制网络(以LonWorks控制网络为例)集成的数据网关，该网关可以看成一个特殊的嵌入式LiFlUX的控制器。

6、最后，本文还讨论了一些相关问题，特别是硬件设计的注意事项。关键词：控制网络嵌入式Linux交换式以太网数据监视系统Ⅱ——一垦塑型三_火兰堡主兰竺建壅塑蔓AbstractComputerNetworksandLinuxhavebeendevelopingsofastthattheyhavesettledabaseforapplicationswhicharebasedonEmbeddedLinux，andtheywillpromotetheapplicationstoo．EmbeddedLinuxwillcertainlYchangetherealitYpervasi

7、velY．andtakeusintoacharacteristicPervaeiveEra．SpeciallY．thisnewmodewillsurelYrevolutethearchitectureofcontr01sYstemssothattheycanbemoreopeFlandPerformbetter．Withexistingtechniquesandgoodprospect。wetrytodevelopanewkindofcontrolsystemarchitectureinwhichtheembedded．Linux—cootr011erswork