探析基于profibus-pa协议的嵌入式系统硬件平台的研究

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1、北京交通大学硕士学位论文基于PROFIBUS-PA协议的嵌入式系统硬件平台的研究姓名：高振江申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：蒋大明20090601中文摘要摘要：现场总线是信息数字化、控制分散化、开放互操作的新一代工业自动化控制系统；而以太网及TCP／IP通信技术则是IT行业应用中首选的网络通信技术。随着网络就是控制的理念越来越受到广泛的认可，以太网及TCP／IP技术逐渐在自动化行业得到应用，并成为一种趋势。正是在此背景下，课题“基于PROFIBUS．PA协议的嵌入式系统硬件平台的研究’’，对PROFIBUS．PA总线与

2、以太网之间数据通信进行了研究。本文对PROFIBUS协议进行了介绍，重点对数据链路层进行了细致研究和分析，并结合实际大胆提出了PA设备应用的新方案。本文在分析功能需求的基础上，搭建了以ARM芯片为核心的硬件平台，作为以太网与PROFIBUS-PA总线通信的介质，其中PA总线接口部分采用了一款西门子专用Modem芯片一SIMl．2。在完成硬件平台的基础上，本文对嵌入式操作系统——“C／oS—II做了深入的研究，并完成了在$3C4480体系下的移植工作，从而方便实现多应用任务的调度。针对该嵌入式系统网络功能的要求，选用了嵌入式TCP／IP协议

3、栈——I，wIP，移植到操作系统下，并通过实验进行了验证。最后，本文完成了应用程序的编写，通过优先级的划分实现多任务的实时调度。而且，该系统在PA设备的测试实验中得到验证，并指出需要改进以及进一步研究的问题。关键词：PROFIBUSPA；嵌入式ARMIgC／OS—II；LwIP分类号：TP273ABSTRACTABSTRACT：Fieldbusisthenewgenerationofindustrialautomationcontrolsystemwithinformationdigitization,controldecentraliz

4、ation，andopeninteroperability．However,theEthemetandTCP／IPhasbecomethefirstchoiceaboutnetworkcommunicationtechnologyinITindustry．Withtheideamatthenetworkiscontrolreceivingwidespreadapprovalmoreandmore，theEthernetandTCP／IPtechnologygraduallyobtainapplicationsinautomationind

5、ustryandbecomeonetendency．Underthebackground，thewriterhasconductedresearchtothecommunicationbetweentheEthernetandthePROFIBUSPAinthesubjectof‘‘TheEmbeddedSystemHardwarePlatformbasedonPROFIBUS-PAprotocol”．ThepaperintroducesthePROFIBUSprotocolbriefly,andconductsresearchandan

6、alysistothedatalinklayercarefully．ThenthenewwayofapplicationofPAdeviceisproposed．Basedontheanalysisoffunctionalrequirements，thepaperhasbuiltthehardwareplatformwithARMchipasthecore，whichisthecommunicationmedium．Especially,adedicatedModemchipofSIEMENSisusedintheinterfaceofP

7、Abus．Aftertheplatformhavingbeencompleted，thepapermakesain-depthstudyabouttheembeddedoperatingsystelll一一pC／oS—II，andtransplantsitunderS3C44BOsuccessfully．111etransplantationoflaC／OS—IIcontributestotheachievementofmulti—taskscheduling．Inordertomeetthefunctionalrequirementof

8、network，thewriterselectesasuitableembeddedTCP／IPprotocolstack．一LwIP,andcompletesthejobsoftranspl