摘 要
隨著嵌入式技術發(fā)展的越發(fā)成熟，智能控制設備越來越多的滲透到各行各業(yè)以及人們日常生活中去。嵌入式技術的應用極大的提高了水電廠自動化計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信管理性能并且提供了高穩(wěn)定性、低成本的解決方案。本文研究了水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)與現場智能控制設備和遠方調度通信的實際應用需求，設計了能實現相關要求的嵌入式通信管理裝置。
首先，論文探討了電力系統(tǒng)通信發(fā)展的國內外現狀，論述了研制嵌入式通信管理裝置的意義，根據水電廠現場情況分析了通信管理機應該具備的功能。然后，針對相關領域研究存在的不足，對第一代通信管理機進行軟、硬件升級，給出了嵌入式通信管理裝置基于精簡指令集（RISC）的 Intel XScale內核處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)為平臺的構建方案。在隨后的章節(jié)里，硬件部分介紹了各功能模塊芯片的選型和提高系統(tǒng)性能的措施，并詳細分析和說明了各模塊電路圖的原理。軟件平臺部分介紹了嵌入式Linux系統(tǒng)的特點以及平臺的自主構建。軟件部分詳細介紹了專用梯形圖的實現、通信規(guī)約的實現以及腳本編譯器的實現，最終實現了采用符合國際標準的梯形圖作為開發(fā)語言的的跨平臺軟件應用的通信管理裝置。


關鍵詞：嵌入式Linux，RISC，Intel XScale，通信管理裝置，通信規(guī)約，梯形圖，編譯器
















Abstract
Along with the progress of the embedded technology more sophisticated, more and more intelligent control equipment penetrates into all walks of life and people’s life. The application of the embedded technology greatly improves the management performance of hydropower station automation computer monitoring system and offers the high stability, low cost solutions. This paper studies the actual application requirements of communication between the hydropower computer monitoring system with the field of intelligent control equipment and distant scheduling, designs the embedded communication management device realized the related requirements.
Firstly, this paper discusses the situation at home and abroad of the development of power system communication, expounds the significance of the development of embedded communication management device, analyzes the function of the device be provided according to the scene of the hydropower. Then, according to the deficiencies existed in the related field studies, upgrades the software and hardware of the first generation communication management machine and gives the construction scheme of embedded communication management device based on Intel XScale kernel processor the reduced instruction set (RISC) and embedded Linux operating system as the platform. In subsequent chapters, hardware part introduces the selection of function modules of the chip and the measures of improving system performance, and makes a detailed analysis and explanation of the circuit principle of each module. Software platform part introduces the characteristics of embedded Linux system and independent construction of the platform. Software part detailed introduces the realization of special ladder diagram, communication protocols and script compiler, and finally achieves cross-platform software applications of communication management device using ladder diagram accord with international standard as development language.


Keywords：embedded Linux, RISC, Intel XScale, communication management device, communication protocol, ladder diagram, compiler









目錄
摘要 I
Abstract III
第1章 緒論 1
1.1 課題的研究背景 1
1.1.1 電力通信及其在電力系統(tǒng)中的作用 1
1.1.2 電力通信的結構 1
1.2 通信管理裝置發(fā)展趨勢 2
1.3 國內外研究背景介紹 3
1.4 課題主要研究內容 4
第2章 需求分析與總體設計方案 6
2.1需求分析 6
2.2通信管理裝置的總體設計方案 7
2.2.1 通信管理裝置的硬件設計 7
2.2.2 通信管理裝置的軟件平臺設計 9
2.2.3 通信管理裝置的應用軟件設計 10
2.3本章小結 11
第3章 通信管理裝置的硬件結構 12
3.1 外部結構及布局 12
3.2 CPU模塊及外圍電路 12
3.2.1 RISC芯片架構及特點 12
3.2.2 CPU芯片選型 13
3.2.3 CPU外圍電路 15
3.3 通信擴展電路 16
3.3.1 串口通信接口 16
3.3.2 CAN接口 18
3.3.3 以太網接口 21
3.3.4 LED指示燈 22
3.4本章小結 23
第4章 通信管理裝置的軟件平臺 24
4.1 嵌入式Linux系統(tǒng) 24
4.1.1 嵌入式Linux的特點 24
4.1.2 與其他嵌入式操作系統(tǒng)（EOC）的比較 25
4.2 構建嵌入式Linux系統(tǒng)平臺 27
4.2.1 構建Linux內核 27
4.2.2 組織文件系統(tǒng) 28
4.2.3 開發(fā)硬件設備驅動 29
4.3 本章小結 31
第5章 通信管理裝置的應用軟件設計 32
5.1 專用梯形圖軟件的實現 33
5.1.1 軟件的界面設計 34
5.1.2 梯形圖功能塊編輯 35
5.1.3 梯形圖語法檢查 36
5.2通信規(guī)約的實現 38
5.2.1 現場設備通信規(guī)約 38
5.2.2 設備通信規(guī)約的模型 41
5.2.3通信規(guī)約軟件驅動的開發(fā)過程 42
5.3 腳本編譯器的實現 43
5.3.1 腳本語言及其文法 43
5.3.2 編譯程序結構和平臺的選擇 45
5.3.3 抽象語法樹 46
5.3.4 腳本語言的符號表 47
5.3.5 腳本語言的目標代碼 48
5.3.6 腳本編譯器總體實現 49
5.4 在線調試與下載 52
5.5 本章小結 52
第6章 實驗結果測試 53
6.1 梯形圖編程 53
6.2 串口配置和數據組態(tài) 58
6.3 本章小結 61
總結與展望 62
參考文獻 64
附錄 69