隨著計(jì)算機(jī)、通信和工業(yè)控制的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)現(xiàn)場總線通信單元已被逐漸淘汰,以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的大容量高速工控通信單元逐步成為現(xiàn)場總線的主流趨勢。EtherCAT協(xié)議棧以其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活、可靠性高、開放性好等特點(diǎn)得到了眾多廠商的廣泛支持。論文在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃"基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能產(chǎn)線實(shí)時(shí)故障診斷關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用"項(xiàng)目的支持下,對EtherCAT在智能產(chǎn)線中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。針對EtherCAT協(xié)議棧在Zynq嵌入式平臺的應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了EtherCAT工控通信單元解決方案,成功在Zynq-7000平臺上搭建了EtherCAT主站單元,使嵌入式設(shè)備能夠發(fā)送和接收EtherCAT數(shù)據(jù)幀。相比PC平臺,嵌入式平臺具備低功耗,體積小,價(jià)格便宜等特點(diǎn),降低了工業(yè)成本。論文針對Xilinx Zynq-7000平臺用Vivado配置FPGA硬件信息,導(dǎo)出平臺硬件描述文件,完成硬件平臺的搭建。使用PetaLinux配置外部源碼樹,基于QEMU仿真設(shè)計(jì)裁剪Linux系統(tǒng),調(diào)試完成移植到嵌入式實(shí)體設(shè)備。使用RT實(shí)時(shí)補(bǔ)丁制作實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),使Linux成為可搶占的內(nèi)核,測試操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性以滿足EtherCAT環(huán)境...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 課題來源
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文組織結(jié)構(gòu)
第2章 EtherCAT協(xié)議棧相關(guān)原理
    2.1 引言
    2.2 EtherCAT介紹
    2.3 EtherCAT通信流程
    2.4 EtherCAT通信協(xié)議
        2.4.1 EtherCAT幀格式
        2.4.2 EtherCAT尋址
        2.4.3 EtherCAT服務(wù)命令類型編號
        2.4.4 EtherCAT郵箱和周期通信
    2.5 分布式時(shí)鐘(DC)算法的分析
        2.5.1 傳輸延遲和偏移量的測算
        2.5.2 時(shí)鐘漂移補(bǔ)償
    2.6 EtherCAT狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換
    2.7 EtherCAT存儲同步管理通道
    2.8 IgH-EtherCAT主站框架研究
    2.9 本章小結(jié)
第3章 嵌入式工控通信單元設(shè)計(jì)方案
    3.1 引言
    3.2 通信單元設(shè)計(jì)方案
    3.3 硬件平臺設(shè)計(jì)方案
    3.4 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
    3.5 通信協(xié)議棧研究
        3.5.1 通信協(xié)議棧選擇
        3.5.2 主站軟件選擇
    3.6 本章小結(jié)
第4章 嵌入式工控通信單元設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 引言
    4.2 硬件平臺實(shí)現(xiàn)
        4.2.1 Vivado介紹
        4.2.2 Vivado工程設(shè)計(jì)
    4.3 嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 PetaLinux介紹
        4.3.2 PetaLinux架構(gòu)分析
        4.3.3 PetaLinux配置安裝
        4.3.4 PetaLinux系統(tǒng)制作
        4.3.5 PetaLinux平臺共享
        4.3.6 PetaLinux實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
    4.4 通信協(xié)議棧主站框架實(shí)現(xiàn)
        4.4.1 獲取軟件框架
        4.4.2 編譯軟件框架
        4.4.3 啟動(dòng)軟件框架
    4.5 主站應(yīng)用層程序?qū)崿F(xiàn)
        4.5.1 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)流程
        4.5.2 配置階段代碼實(shí)現(xiàn)
        4.5.3 周期階段代碼實(shí)現(xiàn)
    4.6 從站控制器軟件實(shí)現(xiàn)
    4.7 本章小結(jié)
第5章 系統(tǒng)測試
    5.1 引言
    5.2 測試平臺搭建
    5.3 內(nèi)核實(shí)時(shí)性測試
    5.4 數(shù)據(jù)幀內(nèi)容測試
    5.5 周期抖動(dòng)性測試
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3914963