基金會現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的研究與開發(fā).pdf

1、隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)以及通信技術(shù)的發(fā)展,在工業(yè)領域中的信號傳輸方式從模擬信號傳輸發(fā)展到了數(shù)字信號傳輸,因此誕生了一項新的技術(shù)——現(xiàn)場總線技術(shù).現(xiàn)場總線技術(shù)最大的特點有兩個:一是實現(xiàn)了現(xiàn)場儀表的數(shù)字通信和智能處理,二是它的全開放性.它的出現(xiàn)使基于傳統(tǒng)的現(xiàn)場儀表所構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本的變革,并以其無可比擬的優(yōu)勢迅速成為工業(yè)控制系統(tǒng)的主流技術(shù).本論文以當前比較成熟的基金會現(xiàn)場總線低速協(xié)議標準H1為研究對象,主要是從數(shù)據(jù)

2、鏈路層協(xié)議的角度,分基本設備和鏈路活動調(diào)度器兩個方面,對通信機制、帶寬分配策略、鏈路管理和調(diào)度機制等關(guān)鍵技術(shù)進行研究.同時結(jié)合"基金會現(xiàn)場總線通信協(xié)議棧的研究與開發(fā)"項目的開展,作為項目負責人進行了具體的開發(fā)工作,最后搭建了一個演示系統(tǒng)進行測試,并順利通過項目的驗收.本論文共分7章.首先在第二章介紹了H1的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)和參考模型,并對各層協(xié)議都進行了簡要說明.第三章詳細介紹了H1通信卡軟硬件的設計開發(fā),這既是整個項目的基礎,也為現(xiàn)場設備

3、的開發(fā)提供了有益的借鑒.硬件設計的技術(shù)難點是介質(zhì)訪問單元模塊,文中詳細分析了其設計原理,給出了一個設計實例,并有針對性地指出存在的問題,提出了改進措施.軟件設計包括嵌入式操作系統(tǒng)的移植和底層驅(qū)動程序的實現(xiàn),并指出:內(nèi)存拷貝和內(nèi)存受限是進行嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的兩個關(guān)鍵問題,提出了幾種行之有效的解決方法.接下來的第四章和第五章是本論文的重點.第四章首先對數(shù)據(jù)鏈路層進行了概述,描述了其三層模型結(jié)構(gòu),然后對基本設備部分的協(xié)議進行了詳細的研究,給

4、出了總體設計和具體實現(xiàn).為了有效地解決協(xié)議開發(fā)中需要使用大量的定時器用于定時和超時控制的問題,文中創(chuàng)造性地提出了一種新的定時器管理機制.第五章主要研究了鏈路活動調(diào)度器部分的協(xié)議,給出了總體的設計思路,然后緊緊圍繞五個基本功能進行了詳細的設計開發(fā),重點分析了周期性和非周期的通信機制,指出存在的缺陷和不足,并給出了改進措施.為了提高通信的實時性和性能,優(yōu)化帶寬,文中還比較并分析了幾種不同的非周期通信的帶寬分配策略.第六章是聯(lián)調(diào)和測試部分,搭