非标准无线射频技术在DeviceNet现场总线上的应用研究

论文摘要

现场总线作为工业数据通信网络的基础,它不仅是一个基层网络,而且还是一种开放式、新型全分布式的控制系统。已受到世界范围的关注而成为自动化技术发展的热点。而由于工业现场中的环境要求,使得一些情况下的无线数据传输成为必选的通信方式如移动对象或旋转设备上的传感器等。本论文从这一工业实际应用需求出发,介绍了当前工业领域应用比较广泛的现场总线技术和无线技术,分析了它们各自的技术特点。并选取DeviceNet现场总线和非标准无线射频技术作为课题的研究内容。论文首先介绍了非标准无线射频技术的特点,对采用该技术的nRF24L01芯片的特性及控制方式做了详细的介绍。然后,介绍了DeviceNet现场总线的基础知识和协议规范,对协议的体系结构进行了分析。DeviceNet规范是一套完善、严密的协议体系,可以应用于各种不同的领域,本文主要对其在数据采集与传输方面的应用进行了研究。随后,介绍了无线节点以及DeviceNet从节点的软、硬件设计实现。DeviceNet从节点设计包括应用层设计,数据链路层设计以及底层的物理接口实现。本课题通过利用AT89S52微控制器的软件设计实现DeviceNet的应用层协议,利用CAN控制器芯片SJA1000来实现DeviceNet的数据链路层协议,并用CAN总线收发器PCA82C250实现DeviceNet总线的物理接口。最后,介绍了对所开发的DeviceNet节点所做的测试,并对该课题的下一步工作以及DeviceNet技术和无线技术的发展和热点进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 现场总线的现状与发展
• 1.1.1 现场总线的产生
• 1.1.2 现场总线的特点
• 1.1.3 现场总线的现状
• 1.2 无线技术简介
• 1.2.1 蓝牙技术
• 1.2.2 IEEE802.11
• 1.2.3 IrDA 技术
• 1.2.4 基于无线收发芯片的点对多点无线网络
• 1.3 课题研究目的与意义
• 1.4 课题研究内容
• 第二章 非标准无线射频技术特点与应用
• 2.1 非标准无线射频技术简介
• 2.2 nRF24L01 的具体应用
• 2.2.1 nRF24L01 的工作模式
• 2.2.2 nRF24L01 的数据通信过程
• 2.2.3 nRF24L01 的内部寄存器配置
• 2.2.4 nRF24L01 的编程控制
• 2.3 本章小结
• 第三章 DEVICENET 协议规范
• 3.1 DEVICENET 技术概述
• 3.1.1 DeviceNet 的特性
• 3.1.2 DeviceNet 的通信模式
• 3.2 DEVICENET 通信模型
• 3.2.1 DeviceNet 的物理层
• 3.2.2 DeviceNet 的数据链路层
• 3.2.3 DeviceNet 的应用层
• 3.3 DEVICENET 对象模型
• 3.4 DEVICENET 连接
• 3.4.1 建立连接
• 3.4.2 DeviceNet 预定义主/从连接组
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于无线技术的DEVICENET 从节点硬件设计
• 4.1 系统拓扑结构介绍
• 4.2 无线传输单元硬件电路设计
• 4.3 无线从节点硬件电路设计
• 4.4 DEVICENET 从节点硬件电路设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于无线技术的DEVICENET 从节点软件设计
• 5.1 开发设备及工具介绍
• 5.2 无线从节点软件设计
• 5.2.1 无线传输系统从节点程序流程
• 5.2.2 无线数据传输稳定性设计
• 5.3 DEVICENET 通信协议的实现
• 5.3.1 需要支持和连接的报文
• 5.3.2 对象类的设计和实现
• 5.3.3 主程序设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 无线DEVICENET 系统实验测试研究
• 6.1 系统测试平台搭建
• 6.2 系统测试与实验
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢