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基于單片機及智能優(yōu)化算法實現(xiàn)CPS通信的研究

發(fā)布時間:2022-01-20 21:15
  當今隨著互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)的快速發(fā)展,人們對通信服務質(zhì)量的要求在不斷地提高,這恰恰與越來越多的終端設備聯(lián)入到互聯(lián)網(wǎng)的實際情況是相違背的。而信息物理融合系統(tǒng)CPS(Cyber Phys i cal System)這一理論思想的出現(xiàn),更加大了提高通信實時性、合理性以及公平性方面的要求。在現(xiàn)階段中,實現(xiàn)從現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)絡的通信控制主要由現(xiàn)場總線技術部分、控制器與以太網(wǎng)控制器的連接部分和網(wǎng)絡通信協(xié)議的實現(xiàn)部分等幾個主要問題組成。而現(xiàn)有的遠程系統(tǒng),尤其是涉及到現(xiàn)場工業(yè)控制的系統(tǒng)中,大部分的控制過程都是通過由現(xiàn)場總線的統(tǒng)一連接之后,然后再接入到局部的大型計算機控制中心來進行局域網(wǎng)的網(wǎng)絡控制的。而在CPS中,要求被接入到互聯(lián)網(wǎng)當中的所有設備都能夠進行自身的功能控制或是輔助其它設備的控制,因此這樣的系統(tǒng)全部都應用大型計算機來控制是不經(jīng)濟不現(xiàn)實的,所以利用現(xiàn)有簡單的單片機系統(tǒng)來完成相應的控制,是目前一個實現(xiàn)CPS網(wǎng)絡基本節(jié)點的較為實際的方式。當然要想利用單片機系統(tǒng)完成完成采集信息、通信傳輸再到完全的自控或者是輔助其他設備的控制還有很多問題需要解決,其中在提高通信服務質(zhì)量的問題主要有以下兩方面。傳統(tǒng)的提高單片機... 

【文章來源】:沈陽建筑大學遼寧省

【文章頁數(shù)】:70 頁

【學位級別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 問題的提出與發(fā)展
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國外研究現(xiàn)狀
    1.3 應用前景
    1.4 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構安排
第二章 實現(xiàn)CPS網(wǎng)絡通信的相關研究
    2.1 基本概念
    2.2 嵌入式WEB服務器
        2.2.1 嵌入式WEB服務器的概述
        2.2.2 實現(xiàn)嵌入式WEB服務器的幾種方案
    2.3 現(xiàn)場總線技術
        2.3.1 現(xiàn)場總線技術的概述
        2.3.2 現(xiàn)場總線技術的特點
        2.3.3 現(xiàn)場總線的類型
    2.4 網(wǎng)絡通信協(xié)議
        2.4.1 網(wǎng)絡通信協(xié)議的基本概念
        2.4.2 網(wǎng)絡通信協(xié)議的層次劃分
        2.4.3 網(wǎng)絡接口層
        2.4.4 網(wǎng)絡層
        2.4.5 傳輸層
        2.4.6 應用層
    2.5 遠程控制技術
    2.6 本章小結(jié)
第三章 CPS網(wǎng)絡節(jié)點的硬件設計
    3.1 硬件芯片的簡介
        3.1.1 主控制器ATmega128單片機的主要性能
        3.1.2 從控制器AT89S52單片機的主要性能
        3.1.3 以太網(wǎng)控制器RTL8019AS的主要性能
        3.1.4 其它硬件芯片的主要性能
    3.2 網(wǎng)絡節(jié)點硬件電路的設計
        3.2.1 總體設計架構
        3.2.2 RS-485總線的硬件設計
        3.2.3 1-Wire總線(單總線)的硬件設計
        3.2.4 主從控制器的連接設計
        3.2.5 主控制器與以太網(wǎng)控制器的電路設計
    3.3 本章小結(jié)
第四章 CPS網(wǎng)絡節(jié)點的軟件設計
    4.1 現(xiàn)場總線部分的軟件實現(xiàn)
    4.2 傳統(tǒng)控制系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接模式
    4.3 CPS通信模式的基本構架
    4.4 CPS網(wǎng)絡節(jié)點中實現(xiàn)的各層協(xié)議
        4.4.1 ARP協(xié)議的實現(xiàn)流程
        4.4.2 IP協(xié)議的實現(xiàn)流程
        4.4.3 ICMP協(xié)議的實現(xiàn)流程
        4.4.4 TCP協(xié)議的實現(xiàn)流程
        4.4.5 HTTP協(xié)議的實現(xiàn)流程
    4.5 本章小結(jié)
第五章 CPS網(wǎng)絡通信中的擁塞控制方法
    5.1 擁塞控制的一般原理
    5.2 一些常見的擁塞控制算法
        5.2.1 漏桶算法
        5.2.2 令牌桶算法
        5.2.3 尾部丟棄算法TD-FIFO
        5.2.4 隨機提前檢測算法RED
        5.2.5 基于輪詢策略的加權公平隊列算法WFQ
    5.3 遺傳算法的基本理論
        5.3.1 遺傳算法的基本描述
        5.3.2 遺傳算法的數(shù)學模型
        5.3.3 遺傳算法的基本流程
    5.4 基于隊列策略和遺傳算法的分類調(diào)控擁塞控制方法
        5.4.1 算法的基本思想
        5.4.2 各分類隊列緩存區(qū)中的算法
        5.4.3 全局緩存區(qū)中的算法
    5.5 系統(tǒng)仿真
    5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
作者簡介
作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于PCM-3386單片機的嵌入式WEB服務器[J]. 郝夢巖.  長治學院學報. 2010(02)
[2]基于單片機的嵌入式Web服務器設計[J]. 韓偉,王國強.  機械工程與自動化. 2009(06)
[3]遠程控制實驗Web系統(tǒng)設計和開發(fā)[J]. 何超,俞立,張丹.  浙江工業(yè)大學學報. 2009(05)
[4]基于差別延時解決RS-485總線沖突的一種方法[J]. 胡興剛.  測控技術. 2008(02)
[5]基于Linux的嵌入式安全Web Server的實現(xiàn)[J]. 楊豐萍,邢劍,馬書研.  華東交通大學學報. 2007(02)
[6]一種改進的TCP擁塞控制算法[J]. 楊曉萍,史帥,陳虹.  吉林大學學報(工學版). 2006(03)
[7]基于單片機的嵌入式WEB服務器的研究[J]. 郝秉華,劉建輝.  微計算機信息. 2005(16)
[8]嵌入式TCP/IP協(xié)議的分析與研究[J]. 李素俠,段友祥.  微計算機信息. 2005(10)
[9]基于隊列的模糊擁塞控制算法[J]. 綦朝暉,孫濟洲,李小圖.  軟件學報. 2005(02)
[10]基于MSP430的嵌入式Web微系統(tǒng)設計[J]. 周金治,吳靜,馬建國.  兵工自動化. 2004(06)

碩士論文
[1]基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡溫控儀表的設計與實現(xiàn)[D]. 吳繼鋒.東北大學 2005



本文編號:3599530

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