基于Freescale+S12的ProfibusCAN网关设计
基于Freescale S12的Profibus-CAN网关设计
作者：任胜杰， 牛群峰， 王莉， REN Sheng-jie， NIU Qun-feng， WANG Li
作者单位：河南工业大学,电气工程学院,郑州,450007
刊名：
自动化与仪表
英文刊名：AUTOMATION & INSTRUMENTATION
年，卷(期)：2009，24(7)
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1.学位论文贾佳基于DSP和微控制器的现场总线高层通讯协议研究2006
基于现场总线的网络技术研究是自动控制领域发展的一个热点。在各种各样的工业现场总线中，CAN总线以其成本低、速度快、实时性和可靠性较高等特点被快速应用于汽车电子、医疗、军事等领域。但是，CAN总线只定义了物理层和数据链路层，本身并不完整，针对这一问题
，CiA(CANinAutomation)协会经过不断的发展于1995年发布了完整的CANopen协议，它不仅定义了应用层和通讯子协议，也为可编程系统、不同器件、接口、应用子协议定义了帧状态，为基于现场总线的全数字分布式控制系统的广泛应用和系统的一体化管理提供了解决之道。
本文结合陕西省教育厅项目“并条机自调匀整控制系统”，研究国内外现场总线发展现状。以改善现场总线网络通讯系统的运行效率，提高实时性和信息处理能力为前提，浅析CAN总线高层通讯协议CANopen，分析并条机自调匀整控制系统中各功能模块的作用，说明了各模块的设计及实现方案，详细论述了基于DSP/BIOS操作系统的DSP模块CANopen协议的实现过程，以及基于不同微控制器平台的PC机监控模块、伺服电机控制模块、PLC逻辑控制模块和键盘显示模块的实现过程。此外，为方便实验室调试，针对不同的模块设计了LabVIEW监控面板，用于检测各模块的工作特性，判断是否正常工作，有效的节约了现场资源，为系统进行稳定、可靠的工作提供了进一步的保障。
通过将CANopen协议应用于本自动控制系统，使其具有了良好的人机在线操作接口，热插拔即插即用性能和基于模块的系统自组织能力，此外，还具有在不同微控制器平台上的可移植性，系统规模根据不同的应用需求具有可裁减性。通过实验室测试和现场通讯，证明系统具有良好的实时性，通讯稳定可靠，解决了传统CAN总线节点通讯可控性差，无法灵活设置的问题。对目前国内CAN总线应用中大多把精力放在硬件之上的底层软件开发，少有使用上层软件协议的习惯，起到了一定的推动意义，提高了应用水平，同时也解决自主知识产权的问题。
为使系统更加完善，具有较强的市场竞争力，在已实现的设备内CANopen网络通讯的基础上，今后还将对其做出进一步的扩展，将研究重点放在车间内部各设备之间的联网以及接入局域网和因特网上。
2.会议论文张颖超.南京工程学院自动化系.叶小岭.南京工程学院自动化系.叶彦斐.南京工程学院自动化系微控
制器、现场总线、INTERNET与气象信息系统2000
地面气象数据采集具有其自身的特点,文中在分析这一特点的基础上,给出了采集系统的两种设计方案,并对它们进行了比较.最后还讨论了现场总线的特点和应用现场总线的好处,并提出了现场总线与Internet相结合的设计方案.
3.学位论文周敏32位机及现场总线在水电机组辅机控制系统中的应用研究1999
该文针对现有的水电机组辅机控制系统的不足,提出了新一代的具有高可靠性、高性价比特点的系统方案.采用了两种较新的技术:32位微控制器以及现场总线技术.在简要介绍MC68332微控制器基本特性的基础上,围绕MC68332进行了软硬件设计及功能验证.文中对几种较为典型的现场总线技术的主要特性作了比较,选择了较为适用的CAN+总线技术.最后,提出了具体应用实现的系统方案,并通过计算验证其足以满足水电机组辅机控制系统的要求.
4.学位论文殷召生基于现场总线的机器人控制系统研究2002
该文详细介绍了基于CAN总线的机器人控制系统方案,并分析了其特点.该课题设计的直流电机驱动系统采用了最新的集成电路芯片,满足了系统小型化、可靠、灵活、方便的要求,文中详细分析了它的特点与优点.该课题设计了全数字的伺服控制器,在控制策略上,采用了数字串级控制算法,并设计了双PID调节器.在具体设计中用到了新型的高速AVR嵌入式微控制器,利用其特点设计了简单可靠的速度与位置检测电路.该文还介绍了CAN通讯接口模块,包括CAN-RS-232的转换以及基于微处理器的扩展接口模块,并设计了相关的通讯软件.最后就该设计中硬件和软件抗干扰所采取的措施进行了阐述.
5.会议论文孙荣高.孙德超.殷伟凤现场总线液晶显示节点开发与应用2008
本文提出了一种基于现场总线的液晶显示节点,可以应用于现场总线测控系统中分布式信息显示.给出了以AT89C51CC01微控制器和液晶显示模块为核心,组成CAN现场总线液晶显示节点的工作原理及其硬件组成,分析了该液晶显示节点在CAN现场总线测控系统中的应用.该节点具有性能先进、适用性强、成本低、可靠性高和使用方便的特点,在现场总线测控系统中具有良好的应用前景.
6.学位论文张红军基于现场总线的开放式系统的研究1999
该论文是根据吉林省科委的应用基础课题:《现场总线及开放式自动化系统的研究与开发》而来.从现场总线的背景、现状和发展入手,跟踪现场总线的国际标准,研究了现场总线的体系结构,详细论述了现场总线中最有前途的一种:CAN总线的工作机理和协议,对基于CAN的开放式系统进行了实际研究,自行设计了智能仪表CAN节点(MCCAN),并作出MCCAN的样板.同时,对系统组态软件进行了探讨.
7.期刊论文孙荣高现场总线温湿度传感器节点的设计及应用-计算机时代2007,""(12)
针对提高温湿度程序控制系统性能的需要,给出了以AT89C51CC01微控制器和数字温湿度传感器SHT71为核心组成CAN现场总线温湿度传感器节点的设计方法及其硬件构成,探讨了由温湿度传感器节点组成的多传感器信息融合技术及其在温室环境温湿度程序控制系统中的应用.文章认为该温湿度传感器节点性能先进、适用性强、成本低、可靠性高、使用方便,在温湿度控制系统和现场总线测控系统中具有良好的应用前景.
8.学位论文石晓亮基于FPGA的PROFIBUS-DP从站设计2008
现场总线是自动化技术的研究热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。PROFIBUS作为全球最具影响力的现场总线，其技术已经发展到了全面成熟的阶段，PROFIBUS标准中涵盖了各种需求的子集规约，包括PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-PA等。截至到目前，PROFIBUS-DP的应用占整个PROFIBUS应用的80％，代表了PROFIBUS的技术精华和特点。
PROFIBUS-DP在国内工业自动化界应用广泛，但其应用方式基本以购买国外自动化设备厂商的PROFIBUS-DP通信芯片，再配以外部微控制器的应用方式为主，基本不涉及PROFIBUS-DP通信芯片本身的设计开发，这就限制了我国工业自动化界对PROFIBUS-DP协议的理解，难以掌握PROFIBUS-DP核心技术。 针对这一现象，通过认真分析PROFIBUS-DP总线协议，本文设计并完成了一种通过FPGA器件，采用硬件描述语言Verilog HDL实现PROFIBUS-DP从站协议功能的方案。该方案涵盖了PROFIBUS-DP从站硬件和逻辑软件设计，其中硬件设计包括了FPGA、MSC51芯片的外围电路设计，从站物理层接口硬件设计和微控制器接口硬件设计；逻辑软件设计则包括了从站物理层UART模块设计，数据链路层协议解析模块设计和外部微控制器接口模块设计。最后对完成的整个软硬件系统进行了PROFIBUS-DP协议一致性测试，包括从站硬件基本性能查证、PROFIBUS-DP总线传输要求、功能测试和与PROFIBUS-DP协议标准的一致性。
9.学位论文何海雷达控制与监测系统的设计2004
该文结合一种正在研制的舰载大型相控阵雷达,提出了一种雷达控制与监测系统的设计方法,较详细地介绍了它的原理组成、硬件电路和软件模块,采用DSP技术、现场可编程门阵列技术、微控制器、CAN现场总线等技术,使控制指令的处理具有实时性,解决了波束控制的坐标修正问题;在设计模块上建立
了监测单元,对信号实现在线监测;使用现场总线CAN构建了系统的监测局域网,使监测系统比以往雷达具有更高的可靠性.该系统具有调整灵活、可编程性好等优点,性能指标达到设计要求.
10.期刊论文任胜杰.李智强.王莉.王艳芳.REN Sheng-jie.LI Zhi-qiang.WANG Li.WANG Yan-fang基于Freescale
S12的Profibus-DP智能从站设计-仪表技术与传感器2010,""(1)
Profibus-DP现场总线技术已经成为工业自动化控制及仪表领域的研究热点.针对现场总线的应用和发展现状,提出了基于Freescale S12微控制器与Profibus-DP协议芯片SPC3所构成的DP智能从站设计方法,并从Profibus-DP从站的硬件设计、软件设计二方面展开较详细的论述.使用结果表明,该从站能够稳定可靠地运行,促进了Profibus-DP现场总线的推广应用.
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