基于CAN总线的工业控制系统的设计与实现

论文摘要

在工业、企业生产过程中,工业设备作业情况的动态监控是生产管理的重要组成部分,也是保证企业正常、安全、经济运行的重要手段。目前,工控系统的主流已经发展到现场总线的控制系统。在国外,自动化数据采集与控制系统已经成为保证生产的重要配套设施。国内同行的工程师和专家经过数代的努力已经逐步赶上并超过国外某些同类产品。利用自动化数据采集仪表,将控制现场信息和管理信息结合起来,并利用后台应用处理程序对这些信息加以综合处理,以便于在生产过程中做出更好的决策。本文简单介绍了工控系统发展至今的几个主要阶段,分析了现场总线控制系统的特点,并结合作者参与研制的工业数据采集与控制仪表——EDB2000阐述了整个系统的设计与实现。本文对该仪表的系统设计、功能模块、定时器服务和CAN通讯服务的设计与实现作了详细说明,在此基础上着重阐述了人机交互界面设计和实现方法。在工控系统设计与实现过程中,作者参与实现了LDBoot和Linux内核的移植与调试,通过移植PC机端Flash烧写软件JFlash,实现了BootLoader的下载;为了支持不同的外围设备,还移植并撰写了相关的设备驱动程序;为了实现可视化人机交互界面,在移植了Microwindows之后根据工控系统的控制需求实现了一套可视化图形控件库,并在此基础上完成了GUI的设计与实现;最后为保证整个系统的协同运行,还实现了定时器服务和CAN总线通讯服务以及相关的应用软件。在叙述过程中,以上各个部分的实现都配搭了相应的示意图和核心源代码解释。最后,总结了全文和作者参与的主要工作,客观衡量了该系统设计的正确性和实用性,并提出了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 概述
• 0.1 工业控制系统的变革
• 0.2 控制系统的发展阶段
• 0.2.1 模拟仪表控制系统
• 0.2.2 集中式数字控制系统
• 0.2.3 集散控制系统
• 0.2.4 现场总线控制系统
• 第一章 平台背景
• 1.1 硬件平台
• 1.1.1 ARM720T
• 1.1.2 CAN总线
• 1.2 软件平台
• 1.2.1 嵌入式Linux
• 1.2.2 Microwindows
• 第二章 EDB2000数据采集仪表设计
• 2.1 项目概述
• 2.2 主控平台系统结构设计
• 2.2.1 主控平台硬件结构
• 2.2.2 主控平台软件架构
• 2.3 现场设备
• 2.3.1 现场设备硬件架构
• 2.3.2 现场设备软件架构
• 第三章 主控平台软件设计
• 3.1 LDBoot的移植
• 3.2 Linux的移植
• 3.3 设备驱动的移植
• 3.3.1 矩阵键盘
• 3.3.2 液晶屏
• 3.3.3 触摸屏
• 3.3.4 IDE控制器
• 3.4 JFlash的移植
• 3.5 Microwindows的移植
• 3.6 应用程序
• 第四章 图形用户界面设计
• 4.1 GUI系统的选择
• 4.2 图形用户界面的设计
• 4.2.1 图形控件库设计方法
• 4.2.2 图形控件库设计
• 4.2.3 图形系统的运行
• 第五章 定时器服务
• 第六章 CAN总线通讯服务
• 第七章 总结和展望
• 参考文献
• 附录A:CAN总线通讯协议
• 附录B:攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢