基于嵌入式以太网的数据采集系统的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要随着Ethemet在诸多领域的广泛应用，许多原本独立的设备和系统开始与Ethemet互联，使越来越多的信息资源共享成为可能。基于嵌入式Ethemet技术的数据采集系统就为这种信息资源的共享提供了物质手段。它在工业控制领域有着迫切的需求和广阔的市场，因此越来越多的企业和个人致力于这方面的研究。针对原油管道泄漏检测的实际要求，文中设计了一个基于嵌入式Ethemet的远程数据采集系统。该系统将8位MCU与以太网芯片连接，在MCU上嵌入精简的TCP／IP协议栈uIP及实时操作系统IIc／os．Ⅱ。在执行数据采集任务时，MCU对现场采集的数据进行

2、处理，并驱动以太网芯片将数据发送到远程在线监测系统。硬件部分主要由六个模块组成：信号调理模块、时间校对模块、存储器模块、网络控制模块、WDT模块和电源管理模块。论文分析了嵌入式系统与以太网的连接，并根据该MCU的实际要求，设计了电平转换电路。软件上，根据8位单片机本身资源有限的特点，精简了TCP／IP协议族，包括UDP，ICMP，IP，ARP协议，使之运行在8位单片机上。另外，为了增加系统的可靠性使TCP／IP协议栈更好的运行，课题的程序设计引入了嵌入式实时操作系统gC／OS—II。文中详细介绍了嵌入式实时操作系统pc／os—II的任务调度机制和移植其到51系列单

3、片机C8051F020的过程及需要注意的问题，以及如何在嵌入式操作系统．c／os·Ⅱ上嵌入TCP／IP协议栈。在分析了系统的软、硬件部分的基础上，设计了一个网络化单片机数据采集系统。整个系统包含两大部分：数据采集网络和远程PC监测平台。其中，数据采集网络由多个嵌入式远程数据采集终端组成。采集终端所具备的信号采集、数据传输控制和网络传输的嵌入式精简的TCP／IP协议栈uIP都用c语言编程实现。远程Pc的软件监测平台构建于LabVIEW开发环境下，模块化地实现了远程终端的管理、网络数据的交互功能。关键词：嵌入式，以太网，数据采集，原油监测，ltC／OS一1I武汉理工大

4、学硕士学位论文ABSTRACTAIongwiththewideapD】icationofE曲ernetinmanyfields,alotofwhilomisolatedequipmentsandsystemshavebeenioiningupwithit，whichmakesitpossiblethatmoreandmorein_formationand佗sourcescanbeshared．AremotedataacquisitionsyStembasedontheEmbeddedEthemettechnologysuppliestheshareswimaphy

5、sicalme{krls,andithasexigentdemandsandprormsingmarketsintheindustrialcontrolfield．Therefore．nloreandmoreenterprisesandindividualsaretakingupwiththeresearch．Aimingatthepracticalrequisitioninoilpipeline’Sleakagedetection,aremotedataacquisitionsystembasedontheEmbeddedEthemettechnologyisd

6、esignedinthisdissertation．ThesystemachieveseightbitMCUconnectionwithEthametchip，embeddedtidvTCP，IPprotocolstackulPandRealTtmeOpetarionSystemI_tC／OS—II．W1lileitcarriesoutdataacquisition．MCUdisposesthedataandmakesEthemetchiptransmissionthedatatOremoteinspectionsystem．111ehardwaremalnlYc

7、omprisessixmodules：signalprocessionmodule，timeadjustingmodule，memorizermodule，networkcontrolrooduie，啷moduleandpowermanagementmodule．TheatticleanalyzesembeddedsystemconnectionwithEthernetchipanddesignsthecircuitofelectricconversionwhichfitstherequisitionofMCU．Accordingtothecharacteroft

8、he8．b