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CANopen协议在嵌入式系统中的应用研究

作 者: 刘仲杰
导 师: 李双全
学 校: 哈尔滨理工大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: CANopen 嵌入式系统 对象字典 Linux内核
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 29次
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内容摘要


控制器局域网CAN(Controller Area Network)作为现场总线中的一员,凭借其可靠、实时、灵活、经济的特点,目前,已被广泛使用在自动化、轿车、工程车辆、机车、船舶等诸多行业。CAN总线协议只规定了物理层和数据链路层,而没有规定应用层协议。CANopen作为国际标准化组织主持制定的应用层标准,已经发展成为最受欢迎的CAN总线应用层协议。国际组织也开发出了许多优秀的CANopen协议栈应用程序。但协议栈所有工作都交由应用程序实现,增加了应用程序开发的难度。本文将采用内核模块的形式实现CANopen协议,并向应用程序提供调用接口,从而简化CANopen系统中应用程序的开发。在本文中,将首先分析CAN总线及其应用层协议CANopen协议的优势,并选择基于ARM的硬件平台,采用嵌入式Linux操作系统,并在Linux系统内核中对过程数据对象通信、服务数据对象通信、网络管理对象通信以及特殊功能对象通信等进行软件设计,实现基本的通信功能。其次对CANopen网络中的对象字典进行设计,编写对象字典,并结合通信对象最终实现CANopen协议完整功能。最后为本文的内核模块程序设计应用程序接口,并最终设计一个基于本文设计成果的温度采集系统,通过CANopen主站与温度采集器之间的基于CANopen协议的通信,传输温度数据,并验证本文设计成果。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 课题的研究背景及研究意义  9-10
  1.2 国内外的研究现状及分析  10-13
  1.3 本文研究的主要内容  13-14
第2章 CAN 总线及其应用层协议 CANopen  14-31
  2.1 CAN 总线和 CAN 总线协议  14-19
    2.1.1 CAN 总线特性  14-15
    2.1.2 报文格式  15-17
    2.1.3 错误的检测、限制以及处理  17-19
  2.2 CANopen 协议  19-27
    2.2.1 CANopen 简介  19-20
    2.2.2 CANopen 对象字典  20-21
    2.2.3 CANopen 通信对象  21-26
    2.2.4 CAN 标识符的分配  26-27
  2.3 CANopen 在嵌入式系统中的实现方案  27-30
    2.3.1 硬件平台的选择  27-28
    2.3.2 软件平台选择  28-29
    2.3.3 CANopen 协议在 Linux 操作系统下的实现方案  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章 基于 Linux 的 CANopen 主站设计  31-51
  3.1 数据类型定义  31-33
  3.2 过程数据对象(PDO)设计  33-37
  3.3 服务数据对象(SDO)设计  37-42
  3.4 网络管理对象程序设计  42-43
    3.4.1 网络管理系统(NMT)  42
    3.4.2 设备监控  42-43
  3.5 特殊功能对象程序设计  43-45
  3.6 对象字典软件设计  45-47
  3.7 CANopen 协议程序与应用程序接口  47-49
  3.8 CANopen 协议软件的运行流程  49-50
  3.9 本章小结  50-51
第4章 基于 CANopen 协议温度采集系统  51-57
  4.1 温度采集系统构成  51-52
  4.2 测试系统对象字典的构成  52-54
  4.3 温度采集系统软件  54-55
  4.4 测试结果与分析  55-56
  4.5 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-61
攻读学位期间发表的学术论文  61-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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