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随着以太网技术的发展和普及,将以太网技术用于工业控制的底层网络,直接将现场设备接入工业以太网进行管理、监控和通信已成为必然趋势。目前,在很多工业现场仍旧有大量采用串行接口的传统设备被广泛使用,如何将这些串行设备接入网络并通过网络实现数据的传输是我们所必须面临的问题,因此有必要寻求一种解决方案,用来解决这些传统的串行设备与现今的网络设备之间的互联问题。
本文以陕西交口灌区泵站监控系统为背景,为解决将串行设备连接到工业以太网的问题,设计了一个基于μC/OS-Ⅱ的嵌入式工业以太网通信接口,完成了Modbus通信协议与TCP/IP协议的转换,实现了串行通信设备与以太网的互连和数据通信。
文章首先分析了国内外嵌入式系统和工业以太网技术的应用现状,指出了以太网技术和嵌入式系统相融合的趋势。接着详细介绍了工业以太网应用中的关键技术,并对嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的内核行了深入研究,在总体上对嵌入式工业以太网通信接口进行了系统设计和功能模块的划分。在系统硬件设计方面,详细介绍了嵌入式处理器SPCE061A的特点和内部结构,以及它与以太网控制芯片RTL8019AS的接口电路设计;在系统软件设计方面,对μC/OS-Ⅱ在SPCE061A上的移植、嵌入式TCP/IP协议的实现、硬件系统初始化代码的设计、串行通信协议及串口驱动的实现进行了详细论述。最终完成了串行设备与以太网间双向数据传输的功能,并实现了使用Modbus协议的串口设备与以太网的连接。