基于以太网的多任务测控节点的设计与实现

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1、合肥工业大学硕士学位论文基于以太网的多任务测控节点的设计与实现姓名：于博申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：张崇巍20090401基于以太网的多任务测控节点的设计与实现摘要本文阐述了一种基于以太网的测控节点的应用设计方案。该节点具有数据采集、控制量输出和以太网通讯的功能，使其能够较好的应用于以太网分布式控制系统。该节点以ADp．C834单片机和RTL8019AS网络控制芯片为主要硬件架构，辅以模拟量和数字量输入输出通道等外围电路。该节点以pc／os—II作为嵌入式操作系统，以uIP软件作为以太网协议栈，从而具有基于操作系统的多任务

2、处理功能和以太网通讯功能。随后，本文介绍了该节点在电阻炉温度控制系统中的具体应用，设计了满足该温控系统要求的温度传感器接口和晶闸管驱动电路。另外在控制算法方面，系统采用FUZZY．PID参数自整定控制算法，有效的克服了一般PID控制算法在大时间滞后控制系统中的不足。关键词：pc／os—II；以太网；嵌入式系统；测控节点；电阻炉；FUZZY-PIDTheDesignandImplementationofanEthernet-basedMultitaskMeasureandControlABSTRACTthesisintroducestheidea，d

3、esignandapplicationofanethernet—basedmeasurementandcontrolnodethatcanbeusedason—sitedataacquisition／controlunittojoinanethernet—baseddistributedmeasurement／controlsystem．hardwareisdesignedaroundAD}tC834andRTL8019AS，alongwiththedesignofperipheralcircuitssuchasanalog／digitalI／Os

4、．WiththeembeddedptC／OS-IIasoperatingsystemandulPasEthernetprotocolstack，thenodepossesesthecapabilityofmultitaskingandEthernetcommunication．thesisalsopresentsanapplicationofsuchnodesinafurnacetemperaturecontrolsystem．Besidesthecircuitsdesignofsensor’Sinterfacesandthethyristordr

5、ivers，thedesignputsthestressonanadaptiveFUZZY-PIDalgorithmtoovercomethedrawbacksofcommonPIDcontrollerwhilebeingusedinsystemswithbigtimedelay．Keywords：I_tC／OS-II；Ethernet；EmbeddedSystem；MeasureandControlNode；ResistanceFurnace；FUZZY-PID插图清单图2-1节点硬件总体框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11图2—2ADuC8

6、34的内部功能框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．12图2-3外部32KB数据存储器接口电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．12图2-4模拟输入主通道简化电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13图2-5开关量输出电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．14图2-6模拟量输入通道电路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．15图2-7RTL8019AS内部结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．19图2-8RTL8019AS与DMA相关的寄存器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．19图2-9RTL8019AS硬件连接电路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21图2-10RTL8019

7、AS与AD“C834连接电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22图2-11网络隔离电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24图3-1灿C／OS—II任务在内存中的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．26图3-2“C／OS—II任务的状态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．26图3-3灿C／OS—II硬件和软件体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．30图3-4发送数据流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．34图3-5接收数据帧的程序流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35图3-6ulP协议栈运行流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．37图3—7uIP与系统底层及应用

8、程序的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．38图3-8ulP中ICMP数据包处理流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．40图3-9uI