基于CAN总线网络的海洋环境监测平台的研究

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随着海洋开发事业的迅猛发展,人们对海洋环境监测有了巨大的需求,同时也对环境监测平台的性能提出了更高的要求,使其向综合性观测与试验平台方向发展。而现有的海洋环境监测平台在设计方案上强调了低功耗、高可靠性等原则,没有在高速度、大容量存储、开放性等方面进行较多的考虑,在一些功耗大、要求高速处理的海洋科学实验仪器的应用以及扩展较多的传感器等方面较难适用。因此,研制新的高速、实时、模块化、可任意扩展的海洋监测平台系统是非常必要的。本课题针对海洋环境监测平台系统的具体要求,对以往系统取长补短,做了基于CAN总线网络的海洋监测平台系统的分析和研究。本文重点论述了CAN总线网络系统的搭建及其应用层协议的设计方案,并在此基础上研究设计了CAN总线网络智能控制器节点和智能传感器节点,完成了硬件设计和软件编写。在系统架构设计上,采用CAN总线技术对海洋环境监测平台进行改进,并针对具体应用编制了CAN总线应用层协议。CAN总线技术的应用提高了系统稳定性、抗干扰性与可靠性,并且可以根据具体的现场应用情况,动态地增加或删除传感器采集单元,而无需对监测平台硬件作任何的变动,这也极大地改善了系统的灵活性和可扩展性。在硬件设计上,采用实用高可靠的模块化设计原则,根据系统功能需求把系统划分为若干模块,针对不同模块开发具体功能的智能控制器。本系统中的智能控制器不仅具有CAN总线通信功能,而且还可以根据需要动态扩展触摸屏中文显示操作功能、数据存储功能、监测报警功能以及控制功能等,实现了更高的智能水平。在软件设计上,为了满足大批量数据处理与显示的实时性要求,引入嵌入式多任务开发理念。设计中采用实时多任务嵌入式操作系统uC/OSII,实现了uC/OSII操作系统在LPC2292上的移植,并以uC/OSII为平台编写了相关的驱动程序。最后,根据本系统实际研究开发的结果,总结分析了基于CAN总线网络的海洋监测平台系统的特点,并对进一步设计工作进行了展望。
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