基于双口RAM的EtherNet/IP与Modbus-TCP通信适配器研究

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近年来,工业自动化控制系统向着智能化、信息化、网络化的方向发展。早期的工业网络普遍采用基于串行方式的通信接口如RS232、RS485等等,随着计算机技术的发展,诸如DeviceNet、Profibus等现场总线技术应运而生,而随着以太网技术的飞速发展,利用工业以太网将工业控制系统一网到底将是未来发展的必然趋势。目前在所有的网络技术中,基于TCP/IP协议的以太网技术已经成为事实上的标准网络,而EtherNet/IP与Modbus-TCP正是基于以TCP/IP技术为核心的普通商用以太网之上的工业以太网技术,具有良好的应用推广前景与巨大的经济价值。然而面对蓬勃发展的工业以太网,传统的工业设备普遍不具备工业以太网的接口与通信功能,如何将这些设备接入工业以太网成为了亟待解决的问题。本文基于如上背景,在分析了EtherNet/IP与Modbus-TCP工业以太网协议的基础上,提出了开发EtherNet/IP与Modbus-TCP双工业以太网通信适配器的解决方案,完成了通信适配器的软硬件设计,最后通过实验证明了通信适配器软硬件设计的合理性与正确性。本文首先分析了EtherNet/IP与Modbus-TCP工业以太网的体系结构、通信原理与数据格式,并采用核心板模块与底板模块的物理结构,以三星公司的S3C2440为核心板模块CPU,利用双口RAM作为与外界应用设备交换数据的桥梁,并以核心板接口电路、以太网电路、通信指示电路、复位电路、外部数据交换电路为底板模块核心电路设计了EtherNet/IP与Modbus-TCP双工业以太网通信适配器的硬件电路,在硬件电路的基础上向目标板移植入嵌入式Linux操作系统,在通信协议栈程序的基础上完成了嵌入式Linux操作系统下EtherNet/IP与Modbus-TCP通信软件的编写以及双口RAM驱动程序的开发,最后以HC-100智能测控仪为目标外界应用设备,利用通信适配器将HC-100测控仪分别接入EtherNet/IP与Modbus-TCP网络,并通过Woodhead公司的EtherNet/IP主站板卡与Modbus-TCP上位机主站软件对通信适配器的软硬件功能进行了完整的测试,实验验证了通信适配器软硬件设计的合理性与正确性,为课题的进一步研究提供了良好的理论基础与实践经验。
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