本文關(guān)鍵詞：優(yōu)先級(jí)機(jī)制在嵌入式計(jì)量泵監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 計(jì)量泵 工業(yè)網(wǎng)關(guān) TCP Nagle算法 死鎖 uC/OSII

【摘要】：計(jì)量泵一般工作在惡劣的工業(yè)環(huán)境中,負(fù)責(zé)流體的精密計(jì)量和投料任務(wù)。將網(wǎng)絡(luò)化的遠(yuǎn)程監(jiān)控手段應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)量泵群,對(duì)于提高產(chǎn)品精度、節(jié)約生產(chǎn)成本、避免惡劣的生產(chǎn)環(huán)境對(duì)操作人員的直接傷害等都具有十分重要的意義。 本文在深入了解工業(yè)計(jì)量泵群工作情況的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一組基于工業(yè)總線技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的計(jì)量泵嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)短幀問(wèn)題,提出了相應(yīng)的解決方案,節(jié)省了帶寬,保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。本文的主要工作如下： 1.敘述了計(jì)量泵發(fā)展和應(yīng)用情況,分析了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)的缺陷,提出了基于嵌入式工業(yè)網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程監(jiān)控解決方案。 2.設(shè)計(jì)了一款嵌入式工業(yè)網(wǎng)關(guān)。硬件方面,主要包括以太網(wǎng)接口、CAN接口、RS-485接口電路以及其它相關(guān)外圍電路的設(shè)計(jì)。軟件方面,主要包括底層驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)、TCP/IP協(xié)議棧的設(shè)計(jì)以及uC/OSⅡ操作系統(tǒng)的移植等工作。 3.基于上述網(wǎng)關(guān)搭建了計(jì)量泵網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在的大量短幀數(shù)據(jù)包導(dǎo)致的帶寬利用率低、容易引起網(wǎng)絡(luò)擁塞等問(wèn)題,在使用OPNET Modeler進(jìn)行仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,將Nagle算法引入系統(tǒng)并在TCP協(xié)議中實(shí)現(xiàn)。 4.針對(duì)下位機(jī)Nagle算法和上位機(jī)延遲確認(rèn)策略交互時(shí)產(chǎn)生的暫時(shí)性“死鎖”現(xiàn)象,在詳細(xì)分析兩種算法的工作機(jī)制的基礎(chǔ)上,說(shuō)明了“死鎖”產(chǎn)生的原因以及對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的危害。通過(guò)分析比較幾種改進(jìn)的Nagle算法,提出了填充緩沖區(qū)、提高采樣頻率的數(shù)據(jù)處理方式,避免對(duì)Nagle算法的直接修改,保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性需求。在上述兩種方案的基礎(chǔ)上,對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)分類并采取不同的處理方式。 5.通過(guò)Wireshark等工具對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抓包分析和流量統(tǒng)計(jì),驗(yàn)證上述方法和方案。
【關(guān)鍵詞】：計(jì)量泵 工業(yè)網(wǎng)關(guān) TCP Nagle算法 死鎖 uC/OSII
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH38;TP277
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11-12
• 1.3 課題研究的目的和意義12-13
• 1.3.1 計(jì)量泵網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的目的和意義12-13
• 1.3.2 擁塞控制的目的和意義13
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容13-16
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.4.2 主要特色和創(chuàng)新點(diǎn)14-16
• 第2章 課題研究的相關(guān)知識(shí)16-25
• 2.1 嵌入式系統(tǒng)16-18
• 2.1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義16
• 2.1.2 嵌入式系統(tǒng)的分類16-18
• 2.1.3 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)18
• 2.2 uC/OSII操作系統(tǒng)18-19
• 2.3 工業(yè)總線技術(shù)19
• 2.4 以太網(wǎng)技術(shù)19-21
• 2.5 TCP/IP協(xié)議21-23
• 2.6 TCP流量和擁塞控制23
• 2.7 工業(yè)網(wǎng)關(guān)的發(fā)展及趨勢(shì)23-25
• 第3章 計(jì)量泵監(jiān)控系統(tǒng)分析及方案設(shè)計(jì)25-28
• 3.1 監(jiān)控對(duì)象分析25-26
• 3.2 監(jiān)控方案設(shè)計(jì)26-28
• 第4章 嵌入式工業(yè)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)28-56
• 4.1 網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)28-34
• 4.1.1 網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)框圖28-29
• 4.1.2 網(wǎng)關(guān)硬件電路分析29-34
• 4.2 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)34-40
• 4.2.1 啟動(dòng)代碼分析及配置35
• 4.2.2 以太網(wǎng)接口驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)35-38
• 4.2.3 CAN接口驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)38-39
• 4.2.4 其它相關(guān)接口驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)39-40
• 4.3 TCP/IP協(xié)議棧的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)40-50
• 4.3.1 IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)41-43
• 4.3.2 ICMP協(xié)議實(shí)現(xiàn)43-45
• 4.3.3 ARP協(xié)議實(shí)現(xiàn)45-47
• 4.3.4 TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)47-49
• 4.3.5 UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)49
• 4.3.6 應(yīng)用層協(xié)議設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)49-50
• 4.4 操作系統(tǒng)任務(wù)的劃分及移植50-52
• 4.4.1 操作系統(tǒng)的移植50-51
• 4.4.2 任務(wù)的劃分51-52
• 4.5 通信測(cè)試52-56
• 4.5.1 Web通信測(cè)試52-53
• 4.5.2 socket通信測(cè)試53-56
• 第5章 網(wǎng)絡(luò)分析及優(yōu)化56-73
• 5.1 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的分析56-57
• 5.2 短幀問(wèn)題及解決方案57-62
• 5.2.1 短幀問(wèn)題57-58
• 5.2.2 Nagle算法和延遲確認(rèn)策略的仿真58-62
• 5.3 Nagle算法與延遲確認(rèn)策略62-68
• 5.3.1 組塊技術(shù)(clumping)63-64
• 5.3.2 Nagle算法64-65
• 5.3.3 Nagle算法和延遲確認(rèn)策略的交互65-66
• 5.3.4 暫時(shí)性“死鎖”的避免66-68
• 5.4 優(yōu)先級(jí)處理機(jī)制68-73
• 5.4.1 優(yōu)先級(jí)分類及處理方式68-70
• 5.4.2 系統(tǒng)測(cè)試及分析70-71
• 5.4.3 網(wǎng)關(guān)整體軟件結(jié)構(gòu)框圖71-73
• 第6章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 附錄A Wireshark抓包結(jié)果78-80
• 附錄B 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)物圖80-82
• 致謝82-83
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果83

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