嵌入式通信管理装置.doc
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嵌入式通信管理装置,摘要随着嵌入式技术发展的越发成熟，智能控制设备越来越多的渗透到各行各业以及人们日常生活中去。嵌入式技术的应用极大的提高了水电厂自动化计算机监控系统的通信管理性能并且提供了高稳定性、低成本的解决方案。本文研究了水电厂计算机监控系统与现场智能控制设备和远方调度通信的实际应用需求，设计了能实现相关要求的嵌入式通信管理装置。首...
内容介绍
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摘 要
随着嵌入式技术发展的越发成熟，智能控制设备越来越多的渗透到各行各业以及人们日常生活中去。嵌入式技术的应用极大的提高了水电厂自动化计算机监控系统的通信管理性能并且提供了高稳定性、低成本的解决方案。本文研究了水电厂计算机监控系统与现场智能控制设备和远方调度通信的实际应用需求，设计了能实现相关要求的嵌入式通信管理装置。
首先，论文探讨了电力系统通信发展的国内外现状，论述了研制嵌入式通信管理装置的意义，根据水电厂现场情况分析了通信管理机应该具备的功能。然后，针对相关领域研究存在的不足，对第一代通信管理机进行软、硬件升级，给出了嵌入式通信管理装置基于精简指令集（RISC）的 Intel XScale内核处理器和嵌入式Linux操作系统为平台的构建方案。在随后的章节里，硬件部分介绍了各功能模块芯片的选型和提高系统性能的措施，并详细分析和说明了各模块电路图的原理。软件平台部分介绍了嵌入式Linux系统的特点以及平台的自主构建。软件部分详细介绍了专用梯形图的实现、通信规约的实现以及脚本编译器的实现，最终实现了采用符合国际标准的梯形图作为开发语言的的跨平台软件应用的通信管理装置。
关键词：嵌入式Linux，RISC，Intel XScale，通信管理装置，通信规约，梯形图，编译器
Abstract
Along with the progress of the embedded technology more sophisticated, more and more intelligent control equipment penetrates into all walks of life and people’s life. The application of the embedded technology greatly improves the management performance of hydropower station automation computer monitoring system and offers the high stability, low cost solutions. This paper studies the actual application requirements of communication between the hydropower computer monitoring system with the field of intelligent control equipment and distant scheduling, designs the embedded communication management device realized the related requirements.
Firstly, this paper discusses the situation at home and abroad of the development of power system communication, expounds the significance of the development of embedded communication management device, analyzes the function of the device be provided according to the scene of the hydropower. Then, according to the deficiencies existed in the related field studies, upgrades the software and hardware of the first generation communication management machine and gives the construction scheme of embedded communication management device based on Intel XScale kernel processor the reduced instruction set (RISC) and embedded Linux operating system as the platform. In subsequent chapters, hardware part introduces the selection of function modules of the chip and the measures of improving system performance, and makes a detailed analysis and explanation of the circuit principle of each module. Software platform part introduces the characteristics of embedded Linux system and independent construction of the platform. Software part detailed introduces the realization of special ladder diagram, communication protocols and script compiler, and finally achieves cross-platform software applications of communication management device using ladder diagram accord with international standard as development language.
Keywords：embedded Linux, RISC, Intel XScale, communication management device, communication protocol, ladder diagram, compiler
目录
摘要 I
Abstract III
第1章 绪论 1
1.1 课题的研究背景 1
1.1.1 电力通信及其在电力系统中的作用 1
1.1.2 电力通信的结构 1
1.2 通信管理装置发展趋势 2
1.3 国内外研究背景介绍 3
1.4 课题主要研究内容 4
第2章 需求分析与总体设计方案 6
2.1需求分析 6
2.2通信管理装置的总体设计方案 7
2.2.1 通信管理装置的硬件设计 7
2.2.2 通信管理装置的软件平台设计 9
2.2.3 通信管理装置的应用软件设计 10
2.3本章小结 11
第3章 通信管理装置的硬件结构 12
3.1 外部结构及布局 12
3.2 CPU模块及外围电路 12
3.2.1 RISC芯片架构及特点 12
3.2.2 CPU芯片选型 13
3.2.3 CPU外围电路 15
3.3 通信扩展电路 16
3.3.1 串口通信接口 16
3.3.2 CAN接口 18
3.3.3 以太网接口 21
3.3.4 LED指示灯 22
3.4本章小结 23
第4章 通信管理装置的软件平台 24
4.1 嵌入式Linux系统 24
4.1.1 嵌入式Linux的特点 24
4.1.2 与其他嵌入式操作系统（EOC）的比较 25
4.2 构建嵌入式Linux系统平台 27
4.2.1 构建Linux内核 27
4.2.2 组织文件系统 28
4.2.3 开发硬件设备驱动 29
4.3 本章小结 31
第5章 通信管理装置的应用软件设计 32
5.1 专用梯形图软件的实现 33
5.1.1 软件的界面设计 34
5.1.2 梯形图功能块编辑 35
5.1.3 梯形图语法检查 36
5.2通信规约的实现 38
5.2.1 现场设备通信规约 38
5.2.2 设备通信规约的模型 41
5.2.3通信规约软件驱动的开发过程 42
5.3 脚本编译器的实现 43
5.3.1 脚本语言及其文法 43
5.3.2 编译程序结构和平台的选择 45
5.3.3 抽象语法树 46
5.3.4 脚本语言的符号表 47
5.3.5 脚本语言的目标代码 48
5.3.6 脚本编译器总体实现 49
5.4 在线调试与下载 52
5.5 本章小结 52
第6章 实验结果测试 53
6.1 梯形图编程 53
6.2 串口配置和数据组态 58
6.3 本章小结 61
总结与展望 62
参考文献 64
附录 69
随着嵌入式技术发展的越发成熟，智能控制设备越来越多的渗透到各行各业以及人们日常生活中去。嵌入式技术的应用极大的提高了水电厂自动化计算机监控系统的通信管理性能并且提供了高稳定性、低成本的解决方案。本文研究了水电厂计算机监控系统与现场智能控制设备和远方调度通信的实际应用需求，设计了能实现相关要求的嵌入式通信管理装置。
首先，论文探讨了电力系统通信发展的国内外现状，论述了研制嵌入式通信管理装置的意义，根据水电厂现场情况分析了通信管理机应该具备的功能。然后，针对相关领域研究存在的不足，对第一代通信管理机进行软、硬件升级，给出了嵌入式通信管理装置基于精简指令集（RISC）的 Intel XScale内核处理器和嵌入式Linux操作系统为平台的构建方案。在随后的章节里，硬件部分介绍了各功能模块芯片的选型和提高系统性能的措施，并详细分析和说明了各模块电路图的原理。软件平台部分介绍了嵌入式Linux系统的特点以及平台的自主构建。软件部分详细介绍了专用梯形图的实现、通信规约的实现以及脚本编译器的实现，最终实现了采用符合国际标准的梯形图作为开发语言的的跨平台软件应用的通信管理装置。
关键词：嵌入式Linux，RISC，Intel XScale，通信管理装置，通信规约，梯形图，编译器
Abstract
Along with the progress of the embedded technology more sophisticated, more and more intelligent control equipment penetrates into all walks of life and people’s life. The application of the embedded technology greatly improves the management performance of hydropower station automation computer monitoring system and offers the high stability, low cost solutions. This paper studies the actual application requirements of communication between the hydropower computer monitoring system with the field of intelligent control equipment and distant scheduling, designs the embedded communication management device realized the related requirements.
Firstly, this paper discusses the situation at home and abroad of the development of power system communication, expounds the significance of the development of embedded communication management device, analyzes the function of the device be provided according to the scene of the hydropower. Then, according to the deficiencies existed in the related field studies, upgrades the software and hardware of the first generation communication management machine and gives the construction scheme of embedded communication management device based on Intel XScale kernel processor the reduced instruction set (RISC) and embedded Linux operating system as the platform. In subsequent chapters, hardware part introduces the selection of function modules of the chip and the measures of improving system performance, and makes a detailed analysis and explanation of the circuit principle of each module. Software platform part introduces the characteristics of embedded Linux system and independent construction of the platform. Software part detailed introduces the realization of special ladder diagram, communication protocols and script compiler, and finally achieves cross-platform software applications of communication management device using ladder diagram accord with international standard as development language.
Keywords：embedded Linux, RISC, Intel XScale, communication management device, communication protocol, ladder diagram, compiler
目录
摘要 I
Abstract III
第1章 绪论 1
1.1 课题的研究背景 1
1.1.1 电力通信及其在电力系统中的作用 1
1.1.2 电力通信的结构 1
1.2 通信管理装置发展趋势 2
1.3 国内外研究背景介绍 3
1.4 课题主要研究内容 4
第2章 需求分析与总体设计方案 6
2.1需求分析 6
2.2通信管理装置的总体设计方案 7
2.2.1 通信管理装置的硬件设计 7
2.2.2 通信管理装置的软件平台设计 9
2.2.3 通信管理装置的应用软件设计 10
2.3本章小结 11
第3章 通信管理装置的硬件结构 12
3.1 外部结构及布局 12
3.2 CPU模块及外围电路 12
3.2.1 RISC芯片架构及特点 12
3.2.2 CPU芯片选型 13
3.2.3 CPU外围电路 15
3.3 通信扩展电路 16
3.3.1 串口通信接口 16
3.3.2 CAN接口 18
3.3.3 以太网接口 21
3.3.4 LED指示灯 22
3.4本章小结 23
第4章 通信管理装置的软件平台 24
4.1 嵌入式Linux系统 24
4.1.1 嵌入式Linux的特点 24
4.1.2 与其他嵌入式操作系统（EOC）的比较 25
4.2 构建嵌入式Linux系统平台 27
4.2.1 构建Linux内核 27
4.2.2 组织文件系统 28
4.2.3 开发硬件设备驱动 29
4.3 本章小结 31
第5章 通信管理装置的应用软件设计 32
5.1 专用梯形图软件的实现 33
5.1.1 软件的界面设计 34
5.1.2 梯形图功能块编辑 35
5.1.3 梯形图语法检查 36
5.2通信规约的实现 38
5.2.1 现场设备通信规约 38
5.2.2 设备通信规约的模型 41
5.2.3通信规约软件驱动的开发过程 42
5.3 脚本编译器的实现 43
5.3.1 脚本语言及其文法 43
5.3.2 编译程序结构和平台的选择 45
5.3.3 抽象语法树 46
5.3.4 脚本语言的符号表 47
5.3.5 脚本语言的目标代码 48
5.3.6 脚本编译器总体实现 49
5.4 在线调试与下载 52
5.5 本章小结 52
第6章 实验结果测试 53
6.1 梯形图编程 53
6.2 串口配置和数据组态 58
6.3 本章小结 61
总结与展望 62
参考文献 64
附录 69
