基于嵌入式实时操作系统rt-thread的多协议转换器的设计与实现

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1、万方数据独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文屮不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：口期：关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业

2、离校后，发表论文或使用论文工作成果吋署名单位仍然为桂林电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文屈于保密在年解密后适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期：万方数据摘要信息技术的持续发展令各应用领域的通信技术层岀不穷，并且随着微控制器制造技术的飞速发展，生产生活中电子设备的多元化、网络化的趋势愈演愈烈。多总线通信协议共存的情况己经屡见不鲜，而各种总线协议，特别是现场总线协议间的标准不一导致异构网络间通信困难，致使生产效率受到影响。针对

3、多通信协议共存的环境，木文设计了一种基于嵌入式实时操作系统RT-Thread的多协议转换器来解决异构网络间的通信问题。本转换器选择了现场总线屮应用最广且最具代表性的CAN总线协议、嵌入式设备常备的RS232协议以及以太网协议作为目标转换协议。硬件上采用比ARM7系列处理器功耗小、性能高的新一代Cortex-M3处理器作为主芯片。经过在实时性、性能、成本等方面的比较，采用免费的开源实时操作系统RT-Thread作为操作系统平台。通过分析CAN、RS232、以太网三种协议，针对协议转换中的问题：设计使用分帧技术来提高CAN/RS232与以太网进行转换时的以太网报文利用率；使用“封装法

4、”解决CAN/RS232与以太网间报文格式不同的问题；利用环形缓冲区进行转发，实现CAN与RS232间的同步转换，缓解两者转换时因传输速率不等而造成的拥塞；设计RS232接口的类CAN型数据结构，方便其与CAN总线协议帧间的格式转换。通过硏究RT-Thread的设备驱动框架，设计实现了CAN设备与RS232设备在RT-Thread上的驱动，并利用LwIP（一种轻型嵌入式TCP/IP协议栈）实现以太网接口的通信功能，最后在应用层上设计了5个任务来完成转换器的设计。在实验室的条件下模拟多协议共存的通信环境，对转换器的可靠性与准确性进行了实验，转换器可以较好的实现CAN、RS232、以

5、太网间的协议转换，解决了这三种总线机制间的通信问题，为进一步实现更多总线协议间的通信提供了经验。关键字：协议转换；RT-Thread；CAN；分帧技术；设备驱动框架AbstractThecontinueddevelopmentofinformationtechnologymadelotsofcommunicationtechnologiesemerginginmanyapplicationfields.Withtherapiddevelopmentofmicro-controllermanufacturingtechnology,thetrendofdiversifyandnet

6、workingamongelectronicequipmentsareenhanced.Multi-buscommunicationprotocolcoexistencehasbeenacommonoccurrence.Thestandardsofvariousbusprotocols,inparticular,thedisunionstandardsoffieldbusprotocolsmadcommunicationbetweendifferentstructurenetworksmoreandmoredifficulty,andtheefficiencyinproducti

7、vitywereaffected.Aimingthecommunicationproblemsbetweenheterogeneousnetworks,thispaperdesignedamulti-protocolconverterbasedonembeddedRTOSRT-Thread.Afterthestudyofexistingprotocols,wehavechosenthemostwidelyusedandmostrepresentativeofthefieldbus