基于嵌入式的工业以太网网络测量平台关键技术研究

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1、河北工业大学硕士学位论文基于嵌入式的工业以太网网络测量平台关键技术研究姓名：刘杰华申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：林涛20091101河北工业大学硕士学位论文基于嵌入式的工业以太网网络测量平台关键技术研究摘要在工业控制生产现场的特殊应用环境中，由于其对网络的实时性、运行状况监测等性能要求很高，所以对工业以太网网络测量的研究是非常必要的。论文主要对构建易于工业现场使用的嵌入式网络测量平台的关键技术进行了研究。首先，设计了网络测量平台实现的硬件体系结构，此硬件环境应轻巧易于携带且能满足软件运行；通过研究分析现有的网络测量系统的体系结构的优缺点结合

2、本课题的需求，提出了网络测量系统的软件系统组成和各部分应当完成的功能。其次，基于需求提出了搭建本测量平台的四个关键技术，测量节点之间的时钟同步、网络传输数据包获取、进程通信、测量结果的嵌入式可视化等。各测量节点时钟同步对网络控制系统的实时性和准确性有重大影响，是整个网络测量系统正常工作的前提，本系统采用IEEE1588时钟同步协议完成时钟同步工作；高效的获取网络中传输数据包并提取相关指标参数是网络测量系统的主要数据来源，本系统采用具有BPF过滤机制的Libpcap库为数据包获取服务；进程通信是保障系统各模块协调同步进行的基础，本系统关键要寻找一种能支持大量数

3、据传输并且尽量少的擦写flash的进程通信方法，通过分析proc虚拟文件系统的动态生成文件技术，借助其不必擦写flash的特点提出了一种基于proc进程通信方法；测量结果的嵌入式可视化是将网络测量系统的价值传递给用户的一种途径，采用Boa作为嵌入式WEB服务器，CGI编程技术C语言实现可视化页面。经试验分析得出本系统测量节点之间的时钟同步能达到毫秒级；能高效的获取UDP、IP、ICMP等传输数据包并将其按协议不同分类存储；实现了基于Proc虚拟文件系统的进程通信方法，支持大批量数据交换并不擦写flash；实现了局域网内流量参数进行测量，可视化页面人性化，易于

4、协助分析网络运行状况。关键词：时钟同步，抓包函数，虚拟文件系统，进程通信，Boa服务器，嵌入式可视化i基于工业以太网网络测量平台关键技术研究RESEARCHONKEYTECHNOLOGYOFINDUSTRIALETHERNETNCSBASEDONEMBEDEDSYSTEMABSTRACTFortheindustryproductionsite,onespecialapplicationenvironmentforEthernet,itdemandsahighdegreeofreal-timeandoperationalstatusmonitoring,soi

5、tisnecessarytodotheresearchofindustrialEthernetNCS.Thispapermainlystudysthekeytechnologiesfortheimplementofnetworkmeasurementplatformwhichissuitableforindustrytechnology.Firstly,thepaperdesignthehardwarearchitectureofNCS,whichshouldbeeasytocarryandalsocanmeettherequirementsofsoftwa

6、rerunning;wealsoputforwardthecompositionofnetworkmeasurementsystembaseontherequirementofthisissuebyanalyzingtheadvantagesanddefectionsofexistingnetworkmeasurementsystemarchitectures,explainingthefunctionofeverypartcompleted.Secondly,proposefourkeytechnologiesforbuildingmeasurementp

7、latform,theyareclocksynchronizationbetweennetworknods,howtoobtaindatapackets,processcommunication,visualizationofmeasurementresults,andsoon.Theclocksynchronizationofmeasurementnodsplaysanimportantroleinkeepingthesystemworkingaccuracyandreal-time,anditisalsothebasisofthewholesystemw

8、orkingprecisely,weuseIEEE1