深水拖曳水池数据采集系统

论文摘要

网络化、智能化是传感器的发展趋势。IEEE 1451.4标准为传统模拟模式的传感器增加了自我标识机制。CAN总线是国际上应用最广泛的现场总线之一,具有可靠性高、实时性强、成本低等特点,主要用于过程工业、机械工业、机器人、传感器等领域。本文以中国船舶科学研究中心(CSSRC)正在进行的数字化示范工程项目为背景,围绕深水拖曳水池数据采集系统的构建过程,阐述了一个基于CAN总线的传感器自动识别方案。首先,本文讨论了基于CAN总线的传感器自动识别方案的工作原理,并在阐述嵌入式系统相关知识的基础上,结合项目的具体需求,确定了传感器接线盒和传感器网关的开发平台方案。其次,本文还对网络通信和CAN总线通信进行了深入的研究,分别设计了基于TCP/IP协议栈的网络通信协议DNP1和用户自定义的CAN应用层通信协议DNP2。最后,在详述IEEE 1451.4标准的基础上,结合实际情况,提出了传感器连接器来标识传感器的身份;继而,又重点探讨了传感器自动识别的硬件结构和读取通道标识协议栈。基于CAN总线的传感器自动识别方案实现了深水拖曳水数据采集系统对试验设备的身份识别,有效地提高了数据采集的自动化程度,提升了试验人员的工作效率,适应了中国船舶科学研究中心作为大型舰船性能试验基地对测控系统的需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 数字化示范工程项目简介
• 1.1.2 深水拖曳水池数据采集系统
• 1.2 论文相关技术的发展现状
• 1.2.1 传感器标识技术
• 1.2.2 CAN 总线
• 1.2.3 嵌入式系统
• 1.3 论文的主要研究内容和意义
• 第二章 总体设计方案
• 2.1 总体方案
• 2.2 传感器接线盒和传感器网关
• 2.2.1 嵌入式系统及开发平台的选择策略
• 2.2.2 传感器接线盒
• 2.2.3 传感器网关
• 第三章 网络通信协议DNP1
• 3.1 Winsock 简介
• 3.2 网络通信连接的实现
• 3.3 DNP1 的设计方案
• 3.3.1 协议模型
• 3.3.2 协议定义
• 第四章 CAN 总线应用层通信协议DNP2
• 4.1 CAN 总线简介
• 4.1.1 CAN 总线概述
• 4.1.2 CAN 帧类型
• 4.1.3 应用层通信协议
• 4.2 DNP2 的设计方案
• 4.2.1 CAN 总线网络
• 4.2.2 协议模型
• 4.2.3 协议定义
• 4.2.4 消息类型及编码
• 第五章 传感器自动识别的实现机制
• 5.1 IEEE 1451.4 标准概述
• 5.2 传感器连接器
• 5.3 实现机制
• 5.3.1 硬件结构
• 5.3.2 读取通道标识协议栈
• 2C 总线驱动程序'>5.3.3 I²C 总线驱动程序
• 5.3.4 D52482-800 的1-Wire 总线驱动包
• 5.3.5 读取通道标识操作
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文