嵌入式串口服务器的设计与实现

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1、武汉理工大学硕士学位论文嵌入式串口服务器的设计与实现姓名：李超申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：李志俊20090501武汉理工大学硕十学位论文摘要随着现场总线技术以及工业以太网技术的出现和发展，工业自动化领域的控制模式发生了根本性的变革。控制系统朝着开放化、分散化以及网络化的方向发展。但是由此也带来了控制系统中现场总线标准不统一的问题，已经严重阻碍了现场总线技术的进一步发展及推广应用。实际上，现场总线技术和工业以太网技术的融合代表着工业控制领域最新的发展方向。由于串行通信易于维护和实现，且具有较好的数据传输性能，因

2、而广泛应用于工业控制系统中的设备，但这类设备常采用集中方式管理，不易扩展。随着计算机网络的发展，将这些设备通过工业以太网组成分布式工业控制网络系统是必然趋势。本文根据工业控制环境的特点需要，设计了低成本的、嵌入式串口服务器，使分散于工业控制现场层的多个RS-485串口设备无缝接入工业以太网，以实现工业监控的数据采集、传输和设备控制的分布式智能化管理。系统主要实现上行应用和串口设备之间的数据安全过滤、交换与转发。并且提供了针对工业监控系统良好的数据访问接口。本文介绍串口服务器在工业控制中的意义和作用，并实现了基于ARMCortex．M

3、3架构的32为高性能、低成本针对工业坏境的微处理器LM3S8738、嵌入式实时操作系统uC／OS．II和嵌入式TCP／IP协议栈ulP的低成本、高性能串口服务器的完整设计，而且开发了上位虚拟串口驱动程序以及OPCServer。设计主要包括三个部分的内容：1)在分析工业控制环境和要求的基础上，设计了低功耗的、高性能单片嵌入式处理器LM3S8737的网络解决方案，以及各主要硬件模块和接口电路，并提出了硬件设计中的抗干扰性设计要点。2)在移植嵌入式实时操作系统uC／OS—II和嵌入式TCP／IP协议栈ulP的基础上，开发了数据交换转发程序

4、和上行、下行通信程序。3)在Windows平台上，开发实现了基于WDM的虚拟串口设备驱动程序和基于DCOM的OPC服务器组件程序。最后给出了对设备进行功能及性能测试的结果。本文设计的工业串口服务器具有体积小、功耗低、成本低、性能可靠等特点，适用于工业控制工作环境，满足实际需求。关键词：串口服务器；Cortex—M3；虚拟串口：OPC服务器；工业控制网络武汉理T大学硕十学位论文AbstractWiththeadventanddevelopmentoffieldbustechnologyandindustrialEthemettechn

5、ology,fundamentalchangeshadtakenplaceintheindustrialautomationcontrolmode．Controlsystemdevelopedtowardsanopenanddecentralization，aswellasnetwork—baseddirection．However,thishasalsobroughttheproblemthatfieldbuscontrolsystemhasnon—uniformstandards，whichhasseriouslyhindere

6、dthefurtherdevelopmentoffieldbustechnologyandapplication．Actually,theintegrationoffieldbustechnologyandindustrialEthernettechnologystandsforthenewestdevelopmenttrendinindustrialcontrolfield．Duetoitscaseofmaintenanceandgooddatatransmissionperformance，serialcommunication

7、iswidelyusedintheequipmentofindustrialcontrolsystem．Nevertheless，duetoitscentralizedmanagement，suchkindofequipmentisnoteasytoexpand．Withthedevelopmentofcomputernetwork，thesituationthattheseequipmentsarecomposedofdistributedcontrolnetworksystembywayofindustrialEthemetis

8、allinevitabletrend．Inthispaper,alow-costembeddedserialserverisdesignedaccordingtothecharacterofindustrialenvironment．