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《北京交通大学》 2015年
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基于uIP协议栈的桥梁检测机网络控制系统

江加国  
【摘要】:随着微处理器技术与通信技术的发展,嵌入式技术和物联网技术给消费类电子产品带来深刻变革。在满足功能需要的基础上,人们也越来越重视产品的用户体验,并在嵌入式系统搭建的平台上开发出功能各样的设计来满足不同的个性化需求。然而在工业、机械控制等领域,这些技术还没带来根本性变革。尤其在桥梁检测设备方面,大部分设备仍停留在机械化操作阶段上,在信息化和网络化方面尚未形成规模。本文为户外工作的桥梁检测机搭建起一套能进行实时数据采集、机械控制的嵌入式网络控制系统,并在移动端开发用户操作界面,以实现数据采集和机械操作的便捷化,为机械检测设备的智能化提供一种解决方案。 鉴于此,本文采用嵌入式协议栈uIP,在嵌入式处理器STM32上实现嵌入式网络控制系统。网络控制系统集控制和网络通讯于一身,功能完备应用广泛;嵌入式网络控制系统更以其小巧灵活而在工程应用领域备受青睐。首先,介绍网络控制系统的原理和设计原则,分析项目需求并提出三种解决方案;遵循着“成熟可靠、方便升级”的理念,本文选择了“嵌入式系统+网络模块”的设计方案,既能满足实际需求,又方便实现。其次,在硬件设计部分,采用基于ARM Cotex-M3内核高性价比的STM32F103作为微控制器,以及28管脚的嵌入式网卡模块ENC28J60搭建整个控制系统平台,并对I/O模块、电源模块等其他外围电路进行详细设计:在软件设计部分,考虑到传统TCP/IP协议栈系统非常复杂和庞大,不适合在有限处理能力和存储资源相对匮乏的嵌入式系统中实现,本文详细给出嵌入式协议栈---uIP协议栈的代码实现及整个协议栈的移植过程,并着重讨论传统TCP/IP协议中四个基本协议ARP/TCP/ICMP/IP在uIP协议栈中的实现。特别地,本文分别在电脑端和手机端设计实现了两个版本的上位机软件,以表明该网络控制系统应用形式的多样性。最后,一系列系统模块调试和系统功能验证结果表明:本文设计的桥梁检测机网络控制系统在连通性、稳定性等指标上符合设计要求,能够较好地满足实际应用需求,实现桥梁检测设备智能化、小型化的预期目标。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP273

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