船舶总线协议转换装置的硬件和软件设计

论文摘要

随着船舶设备的网络化控制的发展,将船舶上工业总线数据传输到Internet网络已经成为一种需要。通过嵌入式网关实现信息通信是一种非常好的应用方案之一。本文实现了CAN、RS232总线分别和Internet网络上数据的相互转换。一方面,系统分别作为CAN、RS232总线的一个节点,完成相应通信协议的通信及数据解析;另一方面,系统又能够完成各总线之间的数据转发与共享;同时,为了支持远程监控能力,系统提供了以太网接口以支持Internet功能。本文介绍了系统硬件和软件设计方案,系统硬件是由主控CPU模块、RS232/RS485模块、CAN模块三部分组成。主控模块使用Philips的LPC2292,它为其它模块提供软件和硬件接口并完成总线的通信。RS232/RS485模块功能是完成RS232/RS485协议。CAN模块的功能是完成CAN2.0物理链路层协议。系统软件是采用分层方式实现的,它分为硬件驱动层、协议层和应用层。每一层都有一个与协议相对应的缓冲区.层与层之间的数据交换是通过缓冲区来实现的。在发送的时候,数据是由协议缓冲区流向硬件缓冲区,而在接收的时候数据是从硬件缓冲区流向协议缓冲区。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 课题的目的和意义
• 1.4 本文主要研究内容和结构
• 1.4.1 本文主要研究内容
• 1.4.2 本文结构
• 第2章 转换装置结构设计
• 2.1 嵌入式TCP/IP应用于CAN现场总线方案
• 2.2 ARM平台选择
• 2.3 TCP/IP协议栈选择
• 2.4 系统匹配方案设计
• 2.5 本课题的设计方案
• 第3章 CAN协议分析与应用协议设计
• 3.1 CAN的分层及结构
• 3.1.1 逻辑链路控制（LLC）子层
• 3.1.2 媒体访问控制（MAC）子层
• 3.1.3 物理层
• 3.2 技术规范CAN2.0B中的报文帧结构
• 3.3 CAN协议的差错控制
• 3.4 应用层设计
• 第4章 嵌入式TCP/IP及其实现
• 4.1 TCP/IP协议简介
• 4.2 LWIP协议栈
• 4.2.1 LWIP协议分层
• 4.2.2 操作系统模拟层
• 4.2.3 缓冲区和存储管理
• 4.3 嵌入式TCP/IP协议的实现
• 4.3.1 TCP/IP协议栈实现的流程
• 4.3.2 ARP协议的实现
• 4.3.3 IP协议的实现
• 4.3.4 UDP协议的实现
• 4.3.5 TCP协议的实现
• 第5章 硬件系统设计
• 5.1 处理器
• 5.1.1 主要特性
• 5.1.2 CAN控制器
• 5.2 CAN接口
• 5.3 网络接口
• 5.3.1 工作方式
• 5.3.2 发送和接收数据
• 5.3.3 RTL8019与LPC2119的连接
• 5.4 串行接口
• 5.4.1 接口的信号
• 5.4.2 接口的电气特性
• 5.4.3 通信方式
• 5.4.4 RS-232与LPC2119的连接
• 第6章 软件系统设计
• 6.1 软件设计思路
• 6.1.1 协议转换模型
• 6.1.2 软件层次图:
• 6.1.3 系统流程图
• 6.2 启动程序
• 6.2.1、地址重映射和异常向量表
• 6.2.2、程序编写
• 6.3 驱动程序
• 6.3.1 CAN驱动程序
• 6.3.2 网卡驱动程序
• 6.3.3 串行接口驱动程序
• 6.4 协议转换程序
• 6.4.1 CAN和RS232转换程序
• 6.4.2 CAN和以太网转换程序
• 6.4.3 以太网和RS232转换程序
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历