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基于ARMVxWorks的多現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)BSP及驅(qū)動程序研究

資 源 簡 介

作為一種全數(shù)字化的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)場總線以其可控性強、可靠性高、開放性好等優(yōu)點<'[1]>,在現(xiàn)代工業(yè)控制和儀器測量等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而由于歷史和應(yīng)用領(lǐng)域的原因,出現(xiàn)了多種現(xiàn)場總線并存的局面<'[2]>。在實際應(yīng)用中常常需要在不同種類的現(xiàn)場總線間進行數(shù)據(jù)通信以及用戶需要對不同種類的現(xiàn)場總線設(shè)備進行操作和控制。同時,工業(yè)測控系統(tǒng)在控制層采用現(xiàn)場總線技術(shù),而在管理層采用以太網(wǎng)構(gòu)成的企業(yè)信息網(wǎng)<'[3]>,工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展迫切需要與頂層信息網(wǎng)絡(luò)融合,以實現(xiàn)信息共享,滿足對管理控制一體化的需求。為了解決以上兩個問題,本論文提出了一種基于ARM和VxWorks的多現(xiàn)場總線互聯(lián)網(wǎng)關(guān),實現(xiàn)多種現(xiàn)場總線之間、現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)通信和互操作,并同時為用戶提供統(tǒng)一的訪問接口。 本論文從互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的總體設(shè)計入手,分析了互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,硬件平臺特征和軟件設(shè)計。在互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計部分,著重闡述了互聯(lián)網(wǎng)關(guān)中的實時中間件層的實現(xiàn)原理;在硬件平臺特征中,主要分析了系統(tǒng)從Nandflash引導(dǎo)的實現(xiàn)機制;在軟件設(shè)計部分深入闡述了協(xié)議轉(zhuǎn)換程序的實現(xiàn)方法。 互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的BSP和驅(qū)動程序設(shè)計是本論文的重點。在BSP設(shè)計部分,本論文結(jié)合VxWorks操作系統(tǒng)下BSP設(shè)計的特點和互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的硬件特征,提出了兩階段引導(dǎo)操作系統(tǒng)的方案:第一階段的引導(dǎo)代碼主要是初始化硬件并將第二階段的引導(dǎo)代碼搬運到SDRAM中執(zhí)行,第二階段用于實際引導(dǎo)VxWorks操作系統(tǒng)。在BSP設(shè)計的最后,本文還著重討論了引導(dǎo)程序中的異常處理機制。在驅(qū)動程序部分,本文從VxWorks操作系統(tǒng)下I/O子系統(tǒng)和驅(qū)動程序的關(guān)系入手,分析了VxWorks操作系統(tǒng)中I/O子系統(tǒng)調(diào)用到驅(qū)動程序的實現(xiàn)過程。在此基礎(chǔ)上,本論文結(jié)合項目源代碼,詳細(xì)分析串行設(shè)備、Nandflash設(shè)備、網(wǎng)卡和CAN控制卡驅(qū)動的實現(xiàn)機制和驅(qū)動函數(shù)實現(xiàn)過程,并在每種設(shè)備的驅(qū)動程序最后討論了該設(shè)備驅(qū)動程序加載到操作系統(tǒng)中的過程。最后對本論文研究工作作了總結(jié),并對下一步工作進行了展望。

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