基于网络微处理器的多进程的远程数据采集系统的设计与实现
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摘要
随着信息继续大量增加和网络在整个工业中的激增,远程专家和集团的各级管理人员对从工业现场获取信息的及时性与准确性的要求逐渐提高。远程专家和集团的各级管理人员希望及时对重要的数据进行会诊,以便做出关键性的决定与控制,协调生产过程来获得最大的利润,所以,提高远程数据采集的实时性具有更广泛的意义。
     本文的设计目标:提高远程采集工业现场数据的速度。为提高远程采集工业现场数据速度问题,采用网络微处理器,设计基于网络微处理器的多进程的远程数据采集系统。网络微处理器基于ASIP(application specific instruction process)技术,集成了包与协议处理功能,在处理速度上已经达到10Gbps ,同时还兼有并行可编程的特性,将经典的“存储—转发”结构变为“存储—处理—转发”结构;在芯片内部同时集成Ethernet处理功能部件和外部总线处理功能组件,更灵活的完成不同协议之间的转换。与传统的网络设备相比,网络微处理器在实时性要求、网络性能和灵活性等方面具有显著的提高。
     本系统的设计采用MAXIM公司研发的基于网络微处理器DS80C400的TINI技术平台。文中详细阐述网络微处理器DS80C400的体系结构,TINI的硬件结构和软件结构;论述TINI操作系统的任务调度机制,任务管理机制,存储器管理机制,文件系统以及TCP/IP协议栈的实现;提出基于CAN总线的工业工业局域网和以太网的数据采集模型,实现远程采集工业现场数据的功能。
     本论文的研究课题经过几个月的设计和调试,已基本实现最初的设计目标。课题的实现对于进一步研究该系统和拓展该系统的应用功能打下了良好的基础,提供了很好的参考价值。
Because the role of Ethernet is enhanced in industry field, expert and administrator in remote office, who ae not in the industry field, aer eager to advance the accuracy and time of data which is acqusitiec from the remote industy field. They hope to analyse tinformation timely and accurately, make a deceive strategy and get the mot profit. So, it is more meaningful to do research on the improvement of accuracy and real-time of data acqusition.
     In order to solve the problem of accuracy and real-time of data acquisition, we resort to the technique of Micro-Internet-Processor and accomplish the design of remote data-acqusition system based on Micro-Internet-Processor and Multi-process. Micro-Internet-Processor is based on ASIP, which integrated the function of dealing data packet and protocol. The speed of Micro-Internet-Processor arrives at 10GPS. Also, it have the programmable feature. Micro-Internet-Processor’s structure of“store-transport”converts to the structure of“srore-deal-transport”, which enhances the speed of dealing data; It integrate the other industry bus, such as CAN, 1-wire, which enhance the accuracy of data. So, Micro-Internet-Processor is more flexiable and useful.
     Because of this, we design the data acqusition system based on the Micro-Internet-Processor and process. This system is based on TINI, which is designed by Maxim. This thesis pays attention to discuss the TINI OS, including process manager, process scheduler, memory manager and TCP/IP stack. Besides these, this thesie advance the model which based on the Industry Field Net consisted of CAN and Internet and this system inmitates the industry and succeeds in getting data from the industry field.
     We have achieved the priminal object through experiment and debugging. The realization of this system paves the way for the further research, establish a good foundation and offer the greate value.
引文
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