DeviceNet从站设备通信测试系统的研究

论文摘要

现场总线控制系统具有布线量小、费用低、灵活可靠等优势,在工业过程控制系统中占据重要地位。DeviceNet总线以其独特的优势,自推出以来得到广泛的发展与应用。近年来,国内各厂商对DeviceNet从站设备开发力度不断增强,所开发的设备种类与数量也不断增多。但限于技术水平与经验等因素,开发的从站设备一次性通过ODVA认证的比例较低,且各厂商对从站设备通信功能与性能测试的手段与技术差异很大。因此,开发一种用于DeviceNet从站设备通信测试的系统具有重要意义。为了明确从站设备DeviceNet协议一致性测试要求,本文首先对DeviceNet协议进行分析,以此为基础,重点研究了DeviceNet软件一致性测试规范,详细阐述了设备对象模型测试与响应时间测试的内容与指标,并从报文层面给出软件一致性测试方案。为了对从站设备的应用层通信功能进行测试,提出了基于黑盒测试思想且具有通用性的功能测试方案。为了对从站设备的通信性能进行测试,引入自行开发的辅助测试从站,用以模拟测试所需的各种DeviceNet网络故障状态与网络负荷率。根据提出的测试方案,设计一种DeviceNet从站设备通信测试系统,给出了系统硬件结构。对系统所采用的DeviceNet接口卡和I/O板卡的选型进行描述,并设计了辅助测试从站的硬件与软件,对硬件的主要电路和软件主要的程序模块进行详细的阐述,并给出相应的硬件原理图与软件程序流程图。最后,按照结构化和模块化设计思想设计了测试系统上位机软件,并以自行开发的从站设备为被测对象,给出了系统的实际运行及测试示例。结果表明,设计的DeviceNet从站设备通信测试系统符合设计要求,且具有功能全面、配置灵活、通用性强等特点,对我国DeviceNet通信测试技术的提高具有一定的促进作用,对其它现场总线的通信测试也具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 DeviceNet 现场总线发展与研究现状
• 1.3 DeviceNet 通信测试系统研究现状
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 DeviceNet 协议分析及软件一致性测试研究
• 2.1 引言
• 2.2 DeviceNet 概述
• 2.2.1 DeviceNet 体系结构与特性
• 2.2.2 DeviceNet 连接类型
• 2.2.3 DeviceNet 对象模型
• 2.3 CAN 与DeviceNet
• 2.3.1 CAN 的帧类型与MAC 机制
• 2.3.2 DeviceNet 中CAN 标识符的使用
• 2.4 DeviceNet 连接
• 2.4.1 连接的建立
• 2.4.2 预定义主/从连接组
• 2.5 DeviceNet 软件一致性测试研究
• 2.5.1 设备对象模型测试
• 2.5.2 响应时间测试
• 2.6 本章小结
• 第3章 测试系统需求分析与测试方案设计
• 3.1 引言
• 3.2 测试系统需求分析
• 3.2.1 通信功能测试需求分析
• 3.2.2 通信性能测试需求分析
• 3.3 测试系统方案设计
• 3.3.1 软件一致性测试方案设计
• 3.3.2 通信功能测试方案设计
• 3.3.3 通信性能测试方案设计
• 3.3.4 测试系统硬件总体方案设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 测试系统硬件设计与辅助测试从站设计
• 4.1 引言
• 4.2 测试系统板卡选型
• 4.2.1 DeviceNet 接口卡选型
• 4.2.2 I/O 板卡选型
• 4.3 辅助测试从站硬件设计
• 4.3.1 硬件总体设计
• 4.3.2 通信电路设计
• 4.3.3 电源电路设计
• 4.3.4 I/O 电路设计
• 4.4 辅助测试从站软件设计
• 4.4.1 软件总体设计
• 4.4.2 初始化模块
• 4.4.3 报文生产与消费模块
• 4.4.4 波特率自动检测模块
• 4.4.5 中断处理模块
• 4.4.6 错误处理模块
• 4.5 本章小结
• 第5章 测试系统软件设计与系统调试运行
• 5.1 引言
• 5.2 上位机软件设计
• 5.2.1 测试系统软件结构
• 5.2.2 硬件设备驱动模块
• 5.2.3 高精度定时器模块
• 5.2.4 ADO 操作数据库模块
• 5.2.5 EDS 文件解析模块
• 5.2.6 人机交互界面
• 5.3 系统调试与运行
• 5.3.1 标识对象测试
• 5.3.2 通信功能测试
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢