本文關鍵詞：嵌入式船舶通信多功能網(wǎng)關的設計與實現(xiàn)

  更多相關文章： 船舶 網(wǎng)關 以太網(wǎng)通信 CAN總線通信 冗余通信

【摘要】：隨著自動控制和計算機技術的不斷發(fā)展,船舶自動化的水平在逐漸的提高。為了解決船舶控制網(wǎng)絡與信息通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交換、以及實時的控制,船舶網(wǎng)關應運而生。船舶網(wǎng)關是船舶通信系統(tǒng)中的一部分,它的上層網(wǎng)絡使用應用最為廣泛的以太網(wǎng),下層網(wǎng)絡常常是工業(yè)的現(xiàn)場總線,現(xiàn)在使用CAN總線較多。實現(xiàn)船舶控制通信網(wǎng)中上位機的以太網(wǎng)與CAN總線網(wǎng)絡之間的通信,將底層的監(jiān)控點與上層監(jiān)控網(wǎng)絡相連,監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)、報警信息會統(tǒng)一傳輸?shù)酱爸骺仄脚_,為船舶的監(jiān)控診斷提供便利方式。本文首先根據(jù)《中華人民共和國船舶行業(yè)標準》、DSP307船用電子框架以及相關參考文獻,確定了網(wǎng)關系統(tǒng)的總體設計方案以及功能模塊。由于船舶種類繁雜、通信需求不同,本文設計了基于AT91SAM9X25處理器的網(wǎng)關硬件,適用于較大型或大型船舶；設計了基于i.MX287處理器的網(wǎng)關硬件,適用于中小型船只。同時實現(xiàn)了雙路雙冗余的軟件及界面功能設計。此外本文還實現(xiàn)了Linux環(huán)境下內(nèi)核配置及驅動移植。依據(jù)總體設計方案,在Altium Designer環(huán)境下進行電路設計。在基于AT91SAM9X25處理器的網(wǎng)關中,CAN收發(fā)器使用TJA1050,以太網(wǎng)控制器使用DM9161AEP。它主要包括兩路CAN總線功能電路、兩路以太網(wǎng)功能電路、串口功能電路、USB電路及電源電路等。在基于i.MX287處理器的網(wǎng)關中,CAN收發(fā)器使用SN65HVD234,以太網(wǎng)控制器使用LAN8720A。該網(wǎng)關由復位電路、電源電路、USB接口電路、JTAG接口電路、雙路CAN總線電路、雙路以太網(wǎng)電路、串口電路以及LCD顯示屏電路組成。同時使用Linux操作系統(tǒng)下的Qt Creator軟件平臺設計實現(xiàn)顯示界面,并利用C++程序設計語言實現(xiàn)后臺的通信程序。最后,對硬件進行性能的測試,均滿足需求的指標。對軟件進行功能測試,系統(tǒng)各項功能運行穩(wěn)定。
【關鍵詞】：船舶 網(wǎng)關 以太網(wǎng)通信 CAN總線通信 冗余通信
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN915.05
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究的背景與意義10-11
• 1.2 船舶通信的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 CAN總線相關介紹13-16
• 1.3.1 CAN總線技術13-15
• 1.3.2 CAN冗余技術介紹15-16
• 1.4 以太網(wǎng)技術介紹16-17
• 1.5 本文的主要工作17-18
• 1.6 論文的章節(jié)安排18-20
• 第2章 基于AT91SAM9X25處理器的硬件設計20-36
• 2.1 主控制器的選擇20-22
• 2.2 通用串口電路設計22-23
• 2.3 CAN接口電路設計23-27
• 2.4 以太網(wǎng)接口電路設計27-33
• 2.4.1 以太網(wǎng)芯片選擇27-29
• 2.4.2 以太網(wǎng)接口電路29-33
• 2.5 其他電路說明33-34
• 2.6 PCB的設計與調試34-35
• 2.7 本章小結35-36
• 第3章 基于i.MX287處理器的硬件設計36-48
• 3.1 CAN接口電路設計37-39
• 3.2 以太網(wǎng)電路設計39-42
• 3.3 串行接口電路設計42-43
• 3.4 LCD顯示屏電路設計43-46
• 3.5 本章小結46-48
• 第4章 網(wǎng)關軟件的設計與實現(xiàn)48-64
• 4.1 網(wǎng)關的運行平臺及軟件環(huán)境介紹48
• 4.2 軟件的整體設計48-56
• 4.2.1 以太網(wǎng)軟件的實現(xiàn)50-52
• 4.2.2 CAN總線軟件的實現(xiàn)52-56
• 4.3 控制顯示界面的設計與實現(xiàn)56-60
• 4.3.1 控制顯示界面的結構設計56
• 4.3.2 控制顯示界面的功能設計56-57
• 4.3.3 控制顯示界面的功能實現(xiàn)57-60
• 4.4 Linux下內(nèi)核配置及驅動移植60-62
• 4.5 本章小結62-64
• 第5章 系統(tǒng)運行結果及功能測試64-84
• 5.1 基于AT91SAM9X25處理器網(wǎng)關的測試64-72
• 5.1.1 網(wǎng)口通信功能驗證65-67
• 5.1.2 CAN總線通信功能驗證67-69
• 5.1.3 網(wǎng)關通信性能測試69-72
• 5.2 基于i.MX287處理器網(wǎng)關的測試72-82
• 5.2.1 基于i.MX287處理器的以太網(wǎng)功能測試72-74
• 5.2.2 基于i.MX287處理器的通信性能測試74-77
• 5.2.3 冗余功能測試77-81
• 5.2.4 界面功能測試81-82
• 5.3 本章小結82-84
• 第6章 總結84-86
• 參考文獻86-89
• 致謝89-90
• 作者簡介90

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