基于多种数据触发方式的DeviceNet从节点通信技术研究

论文摘要

DeviceNet作为现场总线的国际标准之一,已日益成为人们的关注焦点。因此,开展基于DeviceNet从节点开发技术的研究就显得十分紧迫和必要。本文在充分研究DeviceNet协议规范的基础上,设计了一个采用CAN独立控制器SJA1000实现的DeviceNet现场总线通信节点。该节点在遵循预定义主从连接组相关规范的基础上,可满足基于开关量、模拟量等基本数据类型的输入输出功能,并同时支持轮询和位选通两种I/O数据的触发方式。论文首先介绍了DeviceNet的国内外研究进展、本文的研究内容与意义,然后具体说明了DeviceNet的协议规范,并针对所支持的两种主要数据触发方式——轮询和位选通的工作原理进行了详细的介绍。在此基础上,对通信节点进行了硬件设计。由于CAN独立控制器具有可移植性强,功能强大等特点,本文首先对SJA1000控制器及相关器件作了简要说明,然后采用SJA1000控制器实现DeviceNet通信节点的硬件开发,给出了从节点的硬件电路,并通过了调试。DeviceNet从节点的软件设计采用C51语言来实现。为了使程序结构更加清晰,以及方便程序的调试,本文以基于对象化的编程方法编写了应用层程序。该程序可实现对SJA1000及相关参数的初始化,CAN报文的收发等基本功能,并按照DeviceNet协议规范实现重复MAC ID检测、配置连接实例、显示报文的收发等功能,且考虑了在轮询和位选通两种数据触发方式下的通信要求,给出了具体的程序代码。为了验证所开发节点的功能,本文最后搭建了DeviceNet从节点测试平台,并对所开发节点进行了测试,通过对实验数据的分析,证明从节点行为完全符合DeviceNet规范要求,实现了多种数据触发方式下智能从节点的通信功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 现场总线简介
• 1.2 DeviceNet 总线的国内外研究进展
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.4 本文的研究意义
• 1.5 本章小结
• 第二章 DeviceNet 协议规范
• 2.1 DeviceNet 概述
• 2.2 DeviceNet 的传输介质
• 2.3 DeviceNet 的网络参考模型
• 2.4 DeviceNet 的报文协议
• 2.5 预定义主从连接组
• 2.6 DeviceNet 的对象模型
• 2.7 本章小结
• 第三章 I/O 数据的两种主要触发方式
• 3.1 位选通数据触发方式的工作原理
• 3.1.1 位选通命令信息
• 3.1.2 位选通响应信息
• 3.1.3 位选通连接
• 3.1.4 位选通信息传输实例
• 3.2 轮询数据触发方式的工作原理
• 3.2.1 轮询命令信息
• 3.2.2 轮询响应信息
• 3.2.3 轮询连接
• 3.2.4 轮询信息传输实例
• 3.3 本章小结
• 第四章 DeviceNet 从节点硬件设计
• 4.1 引言
• 4.2 主要器件介绍
• 4.3 DeviceNet 接口的硬件电路设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 DeviceNet 从节点软件设计
• 5.1 从节点需要支持的报文
• 5.2 CAN 控制器SJA1000 及相关参数的初始化
• 5.3 CAN 帧的发送与接收
• 5.4 对象模型的建立
• 5.5 应用层协议的实现
• 5.5.1 总体流程设计
• 5.5.2 重复MAC ID 检测的实现过程
• 5.5.3 中断子程序的实现过程
• 5.5.4 轮询数据触发方式下的报文处理
• 5.5.5 位选通数据触发方式下的报文处理
• 5.6 本章小结
• 第六章 DeviceNet 从节点通信功能的实验与测试
• 6.1 实验测试平台的搭建
• 6.2 从节点通信功能的实验与测试
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢