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基于PIC32的以太网与CAN总线的网桥设计

2015-07-23 12:04
天堂的苦涩
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  立项背景

  当今社会对大学生的创新能力有很高的要求,实验室为学生提供了很好地学习平台,但是实验室开放时间有限制,不方便学生在课余及假期前去做实验。另外实验室管理制度不够完善,往往存在仪器损坏、老化却得不到及时维护等问题。

  该设计以PIC32自带的以太网模块作为和外界网络联系的桥梁,实现对实验室(模型)的系统化管理。该系统可通过以太网远程开启实验室门禁,并对实验室内各种设备仪器的工作状态进行监控。在实验室内部采用物理结构简单、成本低廉的CAN总线实现实验室的各个设备的连接与通信。

  本系统以方便老师方便学生为宗旨,即使在节假日老师也可以为学生提供一个实验平台,且不用到实验室就可以了解实验室的各种状况。为学校实验教学提供了一种新管理模式,大大缩减了学校的管理经费,同时解决了仪器损坏发现维修不及时的问题。

  该系统拥有着广阔的应用前景,应用在实验室平台只是一个方面。在智能家居,工厂流水工作车间等,均可应用该设计的思想理念。

  项目内容

  2.1 项目概括

  本设计采用实验室内PIC32以太网的模块和外界通讯,实时监控整个实验室的工作状态。另外PIC32作为系统的控制核心,综合调度实验室的各种设备仪器,以达到安全、节能的效果。外围模块可分别完成实验室门禁的开启与关闭,根据外界光强对实验室的光线进行调节,外对实验室内的温控系统加以控制涉等。该设计涉及到光(如室内光强度智能调控)、电(如设备电源管理)、温度(如恒定温度控制)等多种信号的处理,同时实现自动化管理,实现智能实验室的要求。

  2.2 项目模块介绍

  本设计主要包括:以太网远程通讯模块,主要负责远程PC机与MCU间的通讯;MCU控制模块,主要负责信息汇总以及各模块间的通讯、协调和控制;门禁系统模块,完成在特定条件下对模拟实验室平台大门的开启和关闭,并将其状态向MCU汇报;室内电源控制模块,主要对室内电源的状态进行监测和控制,及时向MCU反馈各种设备的供电信息;光控模块,主要负责对模拟实验室室内光强的监测、调节和控制;智能加热控制模块既可以按预设模式独立工作,也可以接收来自CAN总线MCU的命令,并按其要求工作。

  2.3 设计目标

  2.3.1 远程控制

  本设计主要实现远程对实验室的监测与控制,同时该设计也兼容本地控制管理操作。由于PIC32具有丰富的片内资源,可利用系统以太网host实现便捷的以太网通讯,远程PC机可直接管理系统运行。以实验室平台模型为例,当用户(老师)需要打开实验室时,可直接通过远程PC机下达指令,以以太网为媒介进行通讯,当MCU接收到用户发出的指令后,按照具体要求通过CAN总线来传输控制信号,门禁系统识别相应的信息后即可开启实验室大门。

  2.3.2 本地实时监测

  本设计可实现对整个实验室环境的整体监测。当设备正常工作后,各个模块通过CAN总线每隔一段时间向MCU发送状态报告,MCU根据收到的反馈信息做出相应的决策,并向相应设备发出下一步的命令,如此反复即可实现对整个实验平台的智能化管理。

  系统的结构图

  整个系统以PIC32为核心,采用以太网实现和外界的通信,系统内部采用CAN总线连接。

  该系统结构框图如下图所示:

基于PIC32的以太网与CAN总线的网桥设计

  图1 系统结构图A

基于PIC32的以太网与CAN总线的网桥设计

  图2 系统结构图B

  该系统软件设计采用基于事件触发的设计原则:

基于PIC32的以太网与CAN总线的网桥设计

  图3 系统软件流程图A

基于PIC32的以太网与CAN总线的网桥设计

  图4 系统软件流程图B

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