基于CANopen的智能监控下位系统研究

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1、河北工业大学硕士学位论文基于CANopen的智能监控下位系统研究摘要随着计算机网络技术和现场总线技术的发展，船舶自动化目前正面临着一场技术革命，经历了集散式控制、分布式控制、局域网络控制的船舶自动化监控系统将逐步被现场总线监控系统所取代。现场总线控制系统利用开放的、统一通信协议的、具有互操作性的网络将现场各控制器及仪表设备互连，降低了安装成本和维护费用。CAN总线正是国际公认的最有前途的现场总线之一，具有实时、可靠、抗干扰和检错能力强等优点，它的高层协议CANopen定义了标准的通讯对象，使得实时数据、配置数据、特殊功能数据以及网络管理数据等都能够在网络上传输。CANopen已成

2、为全欧洲最重要的嵌入式网络标准。本文首先分析了CAN总线的通讯原理及CANopen协议，提出了一种在内置CAN控制器的微控制器上实现监控系统中的智能CANopen从节点的软硬件解决方案。论文完成了模拟量输入，数字量输入，数字量输出，CAN总线通讯功能的智能从节点模块的硬件设计，详细分析了AT90CAN128内置CAN控制器的工作原理，利用C语言进行软件模块化设计，对CAN报文的收发，定时器设置及响应，CANopen各通信对象以及应用程序等主要模块进行了接口函数的标准化封装，论文中给出了软硬件设计的详细电路图和程序流程图。CANopen智能从节点的设计实现了将模拟现场的模拟量/数字

3、量信号发送到CAN总线上，接收来自于总线上主节点的管理和控制命令，并充分发挥CANopen对象字典的优势，实现了主节点对智能从节点的在线灵活配置。通过CANopen标准分析软件对智能从节点模块进行了测试，测试结果表明模块在CAN总线上数据传输高效，可靠，对CANopen通讯对象的封装和解析准确，达到了预期的效果，也验证了论文提出方案的可行性。关键词：监控系统，现场总线，CAN总线，CANopen协议，对象字典i基于CANopen的智能监控下位系统研究RESEARCHOFINTELLIGENTMONITORINGANDCONTROLLOWER-ENDSYSTEMBASEDONCAN

4、OPENABSTRACTWiththedevelopmentofcomputernetworktechnologyandfieldbustechnology,marineautomationiscurrentlyfacingatechnicalrevolution.Experiencingdistributingcentrecontrol,distributingcontrolandlocalareanetworkcontrol,themarineautomationmonitoringandcontrolsystemwillbereplacedbyfieldbussystems

5、tepbystep.Fieldbuscontrolsystemusetheopen,uniformandco-operationalnetworktoconnectallthecontrollerandinstrumentandreducethecostandthefeeformaintenance.CANisoneofthemostdominatingfield-busprotocolandCANopenisthehigh-levelprotocolofCAN,whichdefinesthestandardcommunicationobjectandenablesinforma

6、tionsuchasprocessdata,configurationdata,specialfunctiondataandnetworkmanagementdatatransferinthenetwork.CANopenbecomesthemostimportantembeddednetworkstandardinEurope.TheCANbuscommunicationprincipleandCANopenprotocolbyresearcheddepthlyandputsforwardakindofsoftwareandhardwaresolutionofintellige

7、ntCANopenslavenodewiththeMCUwhichisembeddedCANcontroller.Thepapercompletesthehardwaredesignoftheintelligentmodule,includingAI,DI,DOandCANcommunication,analysestheprincipleoftheembeddedCANcontroller,usessoftwaremodularizedideawithClanguageandw