摘 要
隨著嵌入式技術(shù)發(fā)展的越發(fā)成熟，智能控制設(shè)備越來(lái)越多的滲透到各行各業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪腥?。嵌入式技術(shù)的應(yīng)用極大的提高了水電廠自動(dòng)化計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)智能控制設(shè)備和遠(yuǎn)方調(diào)度通信的實(shí)際應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了能實(shí)現(xiàn)相關(guān)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(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，論述了研制嵌入式通信管理裝置的意義，根據(jù)水電廠現(xiàn)場(chǎng)情況分析了通信管理機(jī)應(yīng)該具備的功能。然后，針對(duì)相關(guān)領(lǐng)域研究存在的不足，對(duì)第一代通信管理機(jī)進(jìn)行軟、硬件升級(jí)，給出了嵌入式通信管理裝置基于精簡(jiǎn)指令集（RISC）的 Intel XScale內(nèi)核處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)為平臺(tái)的構(gòu)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(xì)分析和說(shuō)明了各模塊電路圖的原理。軟件平臺(tái)部分介紹了嵌入式Linux系統(tǒng)的特點(diǎn)以及平臺(tái)的自主構(gòu)建。軟件部分詳細(xì)介紹了專(zhuān)用梯形圖的實(shí)現(xiàn)、通信規(guī)約的實(shí)現(xiàn)以及腳本編譯器的實(shí)現(xiàn)，最終實(shí)現(xiàn)了采用符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的梯形圖作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的的跨平臺(tái)軟件應(yīng)用的通信管理裝置。


關(guān)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(jié)構(gòu) 1
1.2 通信管理裝置發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3 國(guó)內(nèi)外研究背景介紹 3
1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容 4
第2章 需求分析與總體設(shè)計(jì)方案 6
2.1需求分析 6
2.2通信管理裝置的總體設(shè)計(jì)方案 7
2.2.1 通信管理裝置的硬件設(shè)計(jì) 7
2.2.2 通信管理裝置的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì) 9
2.2.3 通信管理裝置的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì) 10
2.3本章小結(jié) 11
第3章 通信管理裝置的硬件結(jié)構(gòu) 12
3.1 外部結(jié)構(gòu)及布局 12
3.2 CPU模塊及外圍電路 12
3.2.1 RISC芯片架構(gòu)及特點(diǎn) 12
3.2.2 CPU芯片選型 13
3.2.3 CPU外圍電路 15
3.3 通信擴(kuò)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(wǎng)接口 21
3.3.4 LED指示燈 22
3.4本章小結(jié) 23
第4章 通信管理裝置的軟件平臺(tái) 24
4.1 嵌入式Linux系統(tǒng) 24
4.1.1 嵌入式Linux的特點(diǎn) 24
4.1.2 與其他嵌入式操作系統(tǒng)（EOC）的比較 25
4.2 構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)平臺(tái) 27
4.2.1 構(gòu)建Linux內(nèi)核 27
4.2.2 組織文件系統(tǒng) 28
4.2.3 開(kāi)發(fā)硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng) 29
4.3 本章小結(jié) 31
第5章 通信管理裝置的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì) 32
5.1 專(zhuān)用梯形圖軟件的實(shí)現(xiàn) 33
5.1.1 軟件的界面設(shè)計(jì) 34
5.1.2 梯形圖功能塊編輯 35
5.1.3 梯形圖語(yǔ)法檢查 36
5.2通信規(guī)約的實(shí)現(xiàn) 38
5.2.1 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信規(guī)約 38
5.2.2 設(shè)備通信規(guī)約的模型 41
5.2.3通信規(guī)約軟件驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程 42
5.3 腳本編譯器的實(shí)現(xiàn) 43
5.3.1 腳本語(yǔ)言及其文法 43
5.3.2 編譯程序結(jié)構(gòu)和平臺(tái)的選擇 45
5.3.3 抽象語(yǔ)法樹(shù) 46
5.3.4 腳本語(yǔ)言的符號(hào)表 47
5.3.5 腳本語(yǔ)言的目標(biāo)代碼 48
5.3.6 腳本編譯器總體實(shí)現(xiàn) 49
5.4 在線調(diào)試與下載 52
5.5 本章小結(jié) 52
第6章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試 53
6.1 梯形圖編程 53
6.2 串口配置和數(shù)據(jù)組態(tài) 58
6.3 本章小結(jié) 61
總結(jié)與展望 62
參考文獻(xiàn) 64
附錄 69