本文關鍵詞：基于Linux的POWERLINK通信技術的實現與應用研究

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【摘要】：傳統運動控制系統的通信主要依賴于現場總線技術,其實時性、可靠性、穩(wěn)定性和開放性很難滿足現代制造業(yè)的發(fā)展需求。實時工業(yè)以太網將標準以太網應用在工業(yè)控制領域,有效地提高了運動控制系統的實時性和穩(wěn)定性。本文在深入比較分析各種實時以太網的基礎上,選擇了當今開放性最好的實時工業(yè)以太網一-Ethernet POWERLINK作為研究對象,采用Linux系統作為實現平臺,對POWERLINK通信技術的實現與應用進行了研究。本文研究內容包括以下幾個部分：1.深入研究了實時內核RTAI系統結構,并將其移植到Linux系統中。利用實時內核RTAI來管理所有的硬件中斷,對Linux系統進行了硬擴展,實現了RTAI/Linux硬實時操作系統,并且驗證了RTAI/Linux系統的硬實時性,為POWERLINK協議的實現提供了可行的操作平臺。2.根據POWERLINK的協議架構和硬件實現平臺,制定出了移植的整體方案。詳細分析openPOWERLINK源代碼,系統地介紹了POWERLINK的工作原理、協議組成和網絡管理狀態(tài)機的工作流程,結合Linux內核網絡架構,采取內核移植的方式,在Linux系統上實現POWERLINK協議。3.在Linux系統上實現了一個POWERLINK主站。結合硬件半臺和openPOWERLINK底層模塊代碼,修改了openPOWERLINK協議的時鐘驅動模塊代碼、設計了中斷服務程序和共享緩存,最后將openPOWERLINK協議和Linux網絡接口Socket進行綁定。4.將已實現的POWERLINK主站應用在伺服控制系統中,監(jiān)測其通信抖動、同步性和穩(wěn)定性。利用網絡診斷工具WireShark詳細地跟蹤驗證啟動過程,然后對POWERLINK的其他性能進行驗證。其一,將已實現的POWERLINK主站應用到二維伺服運動平臺中,實現圓弧插補。其二,檢測了POWERLINK協議的通信抖動。其三,將POWERLINK主站與多個從站長時間通信,監(jiān)測網絡通信的穩(wěn)定性和同步性。實驗結果證明,基于Linux的POWERLINK協議具有良好的同步性和穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：實時工業(yè)以太網 POWERLINK Linux RTAI 移植
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;TP316.81
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 課題的研究背景和意義13-15
• 1.2 POWERLINK的發(fā)展與研究現狀15-17
• 1.3 本文研究內容和結構安排17-19
• 第二章 POWERLINK通信協議的基本理論19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 POWERLINK的OSI模型19-20
• 2.3 物理層20-21
• 2.4 數據鏈路層21-24
• 2.4.1 PReq/PRes模式21-22
• 2.4.2 PRC模式22
• 2.4.3 多路復用技術22-23
• 2.4.4 POWERLINK周期23-24
• 2.5 應用層24-27
• 2.5.1 對象詞典OD26
• 2.5.2 服務數據對象SDO26-27
• 2.5.3 過程數據對象PDO27
• 2.6 POWERLINK網絡管理狀態(tài)機27-32
• 2.6.1 通用網絡管理狀態(tài)機28-29
• 2.6.2 主站網絡管理狀態(tài)機29-30
• 2.6.3 從站網絡管理狀態(tài)機30-32
• 2.7 本章小結32-33
• 第三章 基于Linux的POWERLINK設計與實現33-55
• 3.1 引言33
• 3.2 雙內核方案原理33-34
• 3.3 基于RTAI的Linux硬實時操作系統34-36
• 3.3.1 編譯Linux內核35
• 3.3.2 安裝RTAI35-36
• 3.4 POWERLINK在Linux下實現的整體設計思路36-39
• 3.4.1 移植概述36-38
• 3.4.2 移植的整體設計思路38-39
• 3.5 openPOWERLINK在Linux下的實現39-51
• 3.5.1 openPOWERLINK在Linux下的啟動流程39-40
• 3.5.2 初始化定時器40-41
• 3.5.3 定時器中斷間隔設置41-42
• 3.5.4 獲取定時器當前時間42
• 3.5.5 有關定時器的重要數據結構42-46
• 3.5.6 中斷服務程序的設計46-49
• 3.5.7 共享緩存的設計49-50
• 3.5.8 Linux和POWERLINK協議棧的綁定50-51
• 3.6 POWERLINK協議棧的設置51-54
• 3.6.1 OD的結構51-53
• 3.6.2 OD的參數配置53-54
• 3.6.3 傳輸參數的訪問54
• 3.7 本章小結54-55
• 第四章 基于Linux的POWERLINK協議驗證與分析55-64
• 4.1 引言55
• 4.2 診斷工具WIRESHARK55-57
• 4.2.1 數據分析功能55-56
• 4.2.2 數據過濾功能56-57
• 4.3 POWERLINK的移植驗證57-63
• 4.3.1 啟動狀態(tài)驗證58-61
• 4.3.2 周期驗證61
• 4.3.3 熱插拔驗證61-63
• 4.4 本章小結63-64
• 第五章 POWERLINK協議在伺服控制中的應用64-71
• 5.1 引言64
• 5.2 平臺概述64-65
• 5.3 實驗和分析65-70
• 5.3.1 圓弧插補測試65-67
• 5.3.2 通信抖動測試67-68
• 5.3.3 同步性與穩(wěn)定性測試68-70
• 5.4 本章小結70-71
• 總結與展望71-73
• 參考文獻73-77
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文77-79
• 致謝79-80
• 附錄80-86

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1 韓玉華;單東日;;基于RTAI/Linux的并口驅動數控系統的研發(fā)[J];山東輕工業(yè)學院學報(自然科學版);2012年01期

2 劉大鵬;鄭建立;;RTAI-Linux在超聲數據采集系統中的應用[J];微計算機信息;2010年08期

3 王煜;林滸;陶耀東;鄭一麟;;一種高效RTAI共享內存管理層的研究與實現[J];組合機床與自動化加工技術;2013年01期

4 程燁;基于RTAI的優(yōu)先級繼承機制剖析[J];福建電腦;2005年08期

5 王�；�;李東亮;;基于RTAI/RTnet實時以太網靜態(tài)圖像傳輸的實現[J];微計算機應用;2008年01期

6 葛大衛(wèi);劉強;袁松梅;;基于RTAI的數控系統設計[J];機械工程師;2008年12期

7 須文波,張星燁,歐愛輝;實時RTAI-Linux操作系統的分析與研究[J];蘇州大學學報(自然科學版);2003年03期

8 王海花;李東亮;;基于RTAI/LXRT模塊開發(fā)用戶空間的實時應用程序[J];福建電腦;2007年10期

9 徐鳳梅;;基于RTAI的實時調度策略研究與改進[J];電腦知識與技術;2009年15期

10 張暉,吳慶鳴;RTAI分析及在s3c4510上的移植[J];江西廣播電視大學學報;2004年03期

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1 李學橋;梁爽;陳園;;基于CPSS算法的RTAI調度器的改進[A];計算機研究新進展（2010）——河南省計算機學會2010年學術年會論文集[C];2010年

2 王偉;曹秀英;;RTAI機制的研究及其在無線接入網MAC協議中的應用[A];通信理論與信號處理新進展——2005年通信理論與信號處理年會論文集[C];2005年

3 ;A Networked Embedded Real-time Controller for Complex Control Systems[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference（CCDC）[C];2011年

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1 方海濤;基于RTAI的多關節(jié)式月球車運動控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

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1 劉佳楠;基于開源軟件的LTE協議棧研究與設計[D];北京理工大學;2016年

2 廖盛o，

本文編號：695094