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EPON在计算机控制系统中的研究与应用

作　者: 陈光武
导　师: 李玉山
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: EPON 动态带宽算法 Nut/OS 控制系统
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 61次
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内容摘要

将EPON引入到工业现场计算机控制系统中，在控制计算机与现场设备智能节点之间通信采用以太网协议，通道介质采用光纤，不但可以实现远程实时控制，简化多层计算机控制系统之间的通信协议，而且也能显著的提高系统的可靠性。本文基于现场计算机控制系统和EPON的特点，通过比较了EPON的静态和动态带宽分配算法，提出了一种经过改进的，可适用于现场设备控制系统的上行动态带宽分配算法，并且在该算法的基础上，设计完成了光网络节点的硬件和软件设计。该算法采用轮询话叫应答方式，在固定的时间周期内，确定一个最小时隙和最大时隙，在能够响应每个智能节点的同时，又提高了系统的实时性。算法根据现场设备智能节点任务的重要性的不同，设定不同的优先级，根据优先级来确定轮询呼叫的顺序，并且优先级低的节点在一定得时间内不到响应，则自动将其的优先级别增加。并且算法也实现了智能节点的自动退出和自动接入，然后对改进算法进行了仿真。用单片机设计实现了光网络节点ONU的硬件，通过在单片机上移植Nut／OS操作系统和软件编程，实现了改进算法及光以太网通信功能。最后讨论了EPON与计算机控制系统结合的优势和设计、测试过程中的一些问题。通过对动态带宽算法的改进和光网络节点的设计和测试，将EPON运用到计算机控制系统中证明是可行，即能够满足系统的实时性要求，也提高了系统的可用性和灵活性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 引言  7-8
  1.2 选题的背景和意义  8-10
  1.3 本文的主要工作  10-11
第二章 EPON基本原理及系统架构  11-21
  2.1 EPON基本原理  11-16
    2.1.1 EPON的网络结构  11-12
    2.1.2 EPON中的关键技术  12-13
    2.1.3 系统同步  13-14
    2.1.4 ONU的自动识别  14
    2.1.5 功率控制  14-15
    2.1.6 EPON的特点  15-16
  2.2 系统网络拓扑结构  16-19
  2.3 优势比较  19-21
第三章系统MAC协议的分析与设计  21-41
  3.1 EPON接入技术分析  22-25
  3.2 几种典型MAC协议的分析  25-28
    3.2.1 Global-FIFO协议  25-26
    3.2.2 分优先级的MAC协议  26-27
    3.2.3 BGP协议  27-28
    3.2.4 现有协议的性能分析  28
  3.3 MAC协议和算法设计的原则  28-31
    3.3.1 控制系统对MAC协议设计的要求  28-30
    3.3.2 带宽分配算法设计的基本考虑  30-31
  3.4 改进的MAC协议和算法  31-39
    3.4.1 轮询带宽分配算法  32-36
    3.4.2 ONU的退出与启动  36-39
  3.5 建模与仿真  39-41
第四章光网络节点的设计与实现  41-61
  4.1 ONU的结构  41-43
  4.2 MCU与RTOS的选型  43-47
    4.2.1 TCP/IP协议实现方式  43-45
    4.2.2 RTOS的选型  45-46
    4.2.3 MCU的选型  46-47
  4.3 Nut/OS操作系统的配置和协议栈  47-53
    4.3.1 Nut/OS的配置  47-48
    4.3.2 Nut/Net协议栈  48-50
    4.3.3 以太网帧格式和协议定义  50-53
  4.4 ONU电路的设计  53-60
    4.4.1 接口电路设计  54-57
    4.4.2 以太网芯片Rtl8019的配置  57-58
    4.4.3 光收发模块的设计  58-60
  4.5 小结  60-61
结束语  61-63
致谢  63-65
参考文献  65-69
在学期间的研究成果  69

EPON在计算机控制系统中的研究与应用

内容摘要

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