（電機與電器專業(yè)論文）交通狀態(tài)獲取的嵌入式以太網(wǎng)通信方法.pdf

j 匕立交通厶堂亟 堂位i 金塞魚星墨 叢盟 a bs t r a c t a b s t r a c t a i m i n ga tt h ep r o b l e mo fm a s st r a 伍cd a t at r a n s m i s s i o nf r o mm a s s m u l t i p a t ha n dd i f f e r e n tt y p es e n s o r se x i s t e d i nu r b a nr o a dt r a 伍cs t a t eo b t a i n i n g t e c h n o l o g y b a s e do nt h es e n s o rn e t w o r ks y s t e mt og e tt r a f f i c s t a t es u g g e s t e di nt h e p r o j e c t t h i s t h e s i si n t r o d u c e sa l lt e c h n i q u eo fi n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o n w h i c hi s c o m p o s e do ft h ec a nb u sl o c a t i n gl o w e ra n de t h e m e tl o c a t i n gu p p e r a n ds t u d yt h e e m b e d d e de t h e m e ts y s t e mm o s t l y b a s e do nt h ed e m a n do fe m b e d d e de t h e r n e tf r o ms e n s o rn e t w o r k s o m ew o r k s h a v e b e e nc o m p l e t e d f i r s t t r a n s m i s s i o nd e m a n d so fm a s si n f o r m a t i o na rep u tf o r w a r d a n dt a c t i co fe m b e d d e de t h e r n e ta r ee s t a b l i s h e d s e c o n d h a r d w a r es y s t e mb a s e do n d s pa n de t h e r n e tc o n t r o l l e ri sd e s i g n e d d r i v eo fl o w e rn e t w o r ki sr e a l i z e d i n c l u d i n g i n i t i a l i z a t i o no fs y s t e m s e n d i n ga n dr e c e i v i n gd a t at h r o u g hp r o g r a m m i n g t 1 1 i r d t c p i pi se m b e d d e db a s e do nh a r d w a r es y s t e m t c pa n du d pa r er e a l i z e da i m i n ga t d i f f e r e n tc a s e l a s t t r a f f i cr o a di ss i m u l a t e di nl a b a n dc o m b i n i n gt h eo t h e rf u n c t i o no f t h en e t w o r ks y s t e m f u n c t i o n so fe t h e r n e td e s i g n e da lev a l i d a t e db ye x p e r i m e n t s t h ee m b e d d e de t h e m e tc o m m u n i c a t i o nf u n c t i o n so ft h es y s t e ma r ev e r i f i e db y s u f f i c i e n te x p e r i m e n t s f e a s i b i l i t ya n dr e l i a b i l i 哆o ft h ee t h e m e ts y s t e ma r ev a l i d a t e d w h e nu d pa n dt c pa r eu s e di nd i f f e r e n tc a s e b yd i f f e r e n tn e t w o r ke x p e r i m e n t s t h e w h o l e p r o c e s so f d a t ac o l l e c t i o n d e t e c t i o n p r o c e s s i n g a n dt r a n s m i s s i o na r ec o m p l e t e d c o m b i n i n gs e n s o r si n f o r m a t i o nd e t e c t i o nf u n c t i o n c a nb u sc o m m u n i c a t i o nf u n c t i o n a n dh u m a n c o m p u t e ri n t e r f a c es o f t w a r ed e v e l o p e db yf e l l o w s n es e n s o rn e t w o r kf o r g e t t i n gt r a f f i cs t a t ei sf o r m e di nt h el a b a n dc a l lb eu s e di nr o a dt r a f f i cs y s t e m k e y w o r d s 仃a 銜cs t a t ea c q u i s i t i o n s e n s o rn e t w o r k e m b e d d e de t h e r n e t d s p t c p m c l a s s n o t p 3 9 3 0 3 索引 a r p aa d v a n c e dr e s e a r c hp r o j e c t sa g e n c y 啪 a u i c a n c s m a c d d n s d s p f s m f t p h 訂p i c m p i g m p i p i s a i t s l a n m a c m l p s m t u r a r p r t o s c a t s s c o o t s m t p s n t p t c p u d p a d d r e s sr e s o l u t i o np r o t o c o l a t t a c h m e n tu n i ti n t e r f a c e c o n t r o l l e r t e an e t w o r k c a r r i e rs e n s e m u l t i p l e a c c e s sw i t h c o l l i s i o nd e t e c t i o n d o m a i nn a m es y s t e m d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s o r f i n i t es t a t em a c h i n e f i l et r a n s f e r p r o t o c o l h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l i n t e r n e tc o n t r o lm e s s a g ep r o t o c o l i n t e r a c tg r o u pm a n a g e m e n tp r o t o c o l i n t e r a c tp r o t o c o l i n d u s t r ys t a n d a r da r c h i t e c t u r e i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m s l o c a la r e an e t w o r k m e d i u ma c c e s sc o n t r o l m i l l i o ni n s t r u c t i o n sp e rs e c o n d m a x i m u mt r a n s f e ru n i t r e v e r s e a d d r e s sr e s o l u t i o np r o t o c o l r e t r a n s m i s s i o nt i m e o u t s y d n e yc o o r d i n a t e da d a p t i v et r 世i c s y s t e m s p l i t c y c l e a n do f f s e t o p t i m i z a t i o n t e c h n i q u e s i m p l em e s s a g et r a n s f e rp r o t o c o l s i m p l en e t w o r kt i m ep r o t o c o l t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o e o l u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l 8 l 高級研究計劃管理局 美 國國防部 地址解析協(xié)議 連接單元接口 控制器局域網(wǎng) 載波監(jiān)聽多路訪問及沖 突檢測技術 域名系統(tǒng) 數(shù)字信號處理器 有限狀態(tài)機 文件傳輸協(xié)議 超文本傳輸協(xié)議 因特網(wǎng)控制報文協(xié)議 網(wǎng)際組管理協(xié)議 網(wǎng)際協(xié)議 工業(yè)標準接口 智能交通系統(tǒng) 局域網(wǎng) 媒體訪問控制 每秒百萬條指令 最大傳送單元 逆向地址解析協(xié)議 重傳超時 悉尼協(xié)調(diào)自適應交通系 統(tǒng) 綠信比 周期和相位差優(yōu) 化技術 簡單郵件傳送協(xié)議 簡單網(wǎng)絡定時協(xié)議 傳輸控制協(xié)議 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研 究成果 除了文中特別加以標注和致謝之處外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或 撰寫過的研究成果 也不包含為獲得北京交通大學或其他教育機構的學位或證書 而使用過的材料 與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作 了明確的說明并表示了謝意 學位論文作者簽名 簽字日期 年月日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解北京交通大學有關保留 使用學位論文的規(guī)定 特 授權北京交通大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索 并采用影印 縮印或掃描等復制手段保存 匯編以供查閱和借閱 同意學校向國 家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤 保密的學位論文在解密后適用本授權說明 學位論文作者簽名 導師簽名 簽字日期 年月 日 簽字日期 年月日 致謝 本論文的工作是在我的導師張和生副教授的悉心指導下完成的 張和生副教 授嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和科學的工作方法給了我極大的幫助和影響 在此衷心感謝兩 年半年來張老師對我的關心和指導 張和生副教授悉心指導我們完成了實驗室的科研工作 在學習上和生活上都 給予了我很大的關心和幫助 在此向張老師表示衷心的謝意 張和生副教授對于我的科研工作和論文都提出了許多的寶貴意見 在此表示 衷心的感謝 在實驗室工作及撰寫論文期間 葉華 鄭巨明等同學對我論文中的嵌入式以 太網(wǎng)研究工作給予了熱情幫助 在此向他們表達我的感激之情 另外也感謝家人 他們的理解和支持使我能夠在學校專心完成我的學業(yè) 1 引言 本章簡要敘述了課題的項目背景和研究意義 介紹了交通狀態(tài)獲取技術的國 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 以及作為本課題核心的嵌入式以太網(wǎng)的技術背景 闡明了針對交 通狀態(tài)獲取來構建傳感器網(wǎng)絡的必要性和可行性 1 1 課題的項目背景與研究意義 本課題隸屬于 科技部國家8 6 3 計劃 項目 交通狀態(tài)獲取的新型傳感器 傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化與融合 項目編號2 0 0 6 a a l l z 2 3 1 中的子課題 傳感器網(wǎng)絡復合 節(jié)點 組網(wǎng)設備及傳感器融合系統(tǒng) 隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的高速發(fā)展 交通問題日益成為一個突出的社會問題 在 智能交通系統(tǒng)中 可靠有效的交通狀態(tài)信息是進行交通流控制和誘導等交通管理 的重要前提 是制定交通安全管理策略 交通事故檢測 交通事故致因分析等交 通安全保障措施的必要基礎 是交通基礎設施管理 監(jiān)控和維護不可或缺的第一 手資料 在智能交通系統(tǒng)中 道路交通狀態(tài)的獲取是交通管理 交通安全保障和 交通基礎設施監(jiān)控維護的基礎性問題 l j 要更好地實現(xiàn)對城市道路交通的控制 就必須獲取大量的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)來為 上層控制策略提供足夠的信息 這又要求道路交通控制系統(tǒng)必須構建更加可靠的 交通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸 因此 面對智能交通系統(tǒng)構建城市道路交 通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的需求 如何更可靠更有效地傳輸這些大量數(shù)據(jù)和信息將直接影響到 道路交通狀態(tài)獲取的可行性和可靠性 并對智能交通系統(tǒng)的任務和需求提出挑戰(zhàn) 交通狀態(tài)獲取的物理基礎是物理傳感器 目前道路交通系統(tǒng)中所用傳感器類 型多 差異大 如用于道路交通管理的傳感器包括電感 環(huán)形線圈 雷達 測速 儀 紅外 測速儀 超聲 測速儀 等傳感器 用于道路交通安全保障的傳感 器包括紅外 測速儀 雷達 測速儀 應力應變 測重儀 超聲 測高儀 氣體 酒精檢測儀 等傳感器 用于道路基礎設施監(jiān)控的傳感器包括溫度 應力應變 測 重儀 等傳感器 1 1 1 2 而道路交通系統(tǒng)所用傳感器通常僅面向一兩個固定應用 并不完全具備自適 應 多用途 可組網(wǎng)的功能 大量不同種類的傳感器的存在 就不可避免的造成 了底層檢測環(huán)節(jié)在檢測處理方式和接口方式上的多樣性和復雜性以及由此產(chǎn)生的 海量異構數(shù)據(jù) 而且各類傳感器的部署相互獨立 分屬不同系統(tǒng) 無法直接進行 數(shù)據(jù)交互并提供綜合立體的交通信息 以北京市s c o o t 系統(tǒng)為例 遍布于城區(qū)主要交通干線上的1 0 0 0 多個傳感器 每月產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量達到幾十g b t 3 4 美國圣安東尼奧市附近的高速公路 4 6 k m 上 的傳感器每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量為1 2 0 m b t 5 1 在這種情況下 傳統(tǒng)的城市道路交通控制 系統(tǒng)所采用的中央處理計算機集中接入和控制模式面臨著巨大的信息傳輸和處理 壓力 因此 現(xiàn)有的交通狀態(tài)信息獲取模式對數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡的巨大壓力 對后臺系 統(tǒng)處理能力的極高要求以及將導致的日益增加的面向全局綜合應用的復雜集成等 因素都迫切需要一種新型的道路交通傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng) 來構建新問題下的道路交 通控制系統(tǒng) 交通狀態(tài)獲取的新型傳感器 傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化與融合 項目正是在此背景 下 利用先進的電子檢測技術 現(xiàn)場總線技術 以太網(wǎng)技術和微處理器技術等 通過研究和使用新型的網(wǎng)絡化智能交通檢測傳感器 分層式的信息傳輸網(wǎng)絡以及 區(qū)域交通狀態(tài)信息融合獲取技術使交通檢測傳感器網(wǎng)絡化 實現(xiàn)一種新型的分布 式交通狀態(tài)獲取方式 針對實際道路交通控制系統(tǒng)中傳感器數(shù)據(jù)的有效傳輸問題 本項目提出了一 種網(wǎng)絡化分層次的信息傳輸技術 通過構建現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)相結合的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡 來實現(xiàn)對大量交通狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸 并通過在上下層網(wǎng)絡之間構建前端數(shù)據(jù)處理 節(jié)點來減輕上層系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理壓力 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的靈活傳輸 交通狀態(tài)獲取的嵌入式以太網(wǎng)系統(tǒng)是針對構建交通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡時所面臨的系統(tǒng) 資源受到限制的情況 對現(xiàn)有的完整的t c p i p 的協(xié)議進行的簡化 它在結合道路 交通控制系統(tǒng)的需求基礎之上 以提高以太網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性和實時性為原則 并 考慮到降低成本等因素 保證了海量數(shù)據(jù)的可靠傳輸 由于構建傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)龐大且實現(xiàn)復雜 因此 本課題論文作為本項目的 一個子部分 主要研究構建傳感器上層網(wǎng)絡的嵌入式以太網(wǎng)通信技術 1 2 交通狀態(tài)獲取的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 2 1 交通狀態(tài)獲取技術 日益嚴重的交通問題已經(jīng)成為城市發(fā)展的主要瓶頸 智能交通被認為是緩解 城市道路交通擁堵問題的有效途徑 交通狀態(tài)獲取作為智能交通實現(xiàn)的基礎 對 于交通預測 擁擠預防 避免交通紊亂等都發(fā)揮著重要的作用 道路交通狀態(tài)的 變化本質(zhì)上是交通流的時空變化 不同的交通流特征將對應不同的交通狀態(tài) 因 此交通狀態(tài)是伴隨著交通系統(tǒng)運行產(chǎn)生的一種動態(tài)交通流狀態(tài)或網(wǎng)絡模式 5 1 2 到目前為止 國際上尚無統(tǒng)一的城市交通狀態(tài)的判別定義 5 但交通狀態(tài)獲取 技術卻很早就出現(xiàn)了 1 9 3 0 年代初 美國和英國就相繼采用氣動橡皮管作為車輛 檢測器 用來獲取道路交通狀態(tài)以控制交通信號燈 隨后 雷達 超聲波 光電 地磁 電磁 微波 紅外傳感器和環(huán)形線圈等都相繼用于道路交通控制中 1 9 7 0 年代 英國運輸研究所開發(fā)出了基于交通狀態(tài)的自適應交通控制系統(tǒng)s c o o t 目 前 在全世界有超過2 0 0 個城市正運行著該系統(tǒng) 進入1 9 8 0 年代 由于自動檢測 技術 數(shù)據(jù)通訊技術 自動控制技術 智能信息處理與決策等技術的飛速發(fā)展 新興的智能交通系統(tǒng) i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m s 簡稱i t s 成為解決交通 問題的最佳途徑 而交通狀態(tài)獲取則是該系統(tǒng)重要的基礎性工作 1 5 進入2 l 世紀后 一些新技術如下一代互聯(lián)網(wǎng) 無線傳感器網(wǎng)絡 移動組網(wǎng)技 術 智能車輛傳感器技術等的出現(xiàn) 為智能交通系統(tǒng)的快速發(fā)展與廣泛應用帶來 了新的活力和機遇 使得原本難以在大范圍內(nèi)獲取交通狀態(tài)信息得以實現(xiàn) 目前 美國 歐盟和同本都在研究開發(fā)道路交通狀態(tài)獲取的相關技術和產(chǎn)品 我國道路交通狀態(tài)獲取技術發(fā)展雖然起步晚 但也取得了較大成績 1 9 7 0 年 代中期在上海和北京研制成功環(huán)形線圈 超聲波 電磁式等多種車輛檢測器 進 入九十年代中期 我國開始進行智能交通系統(tǒng)的研究和開發(fā) 2 0 0 0 年完成中國i t s 體系框架和標準規(guī)范對我國建設i t s 奠定了基石出 6 1 十五期間 我國i t s 開發(fā)和試 驗由討論可行性和必要性進入實際開發(fā)和試驗階段 在技術研究方面 i t s 關鍵技 術開發(fā)和示范工程作為十五國家科技攻關重大專項已經(jīng)在基礎交通信息采集與融 合 i t s 數(shù)據(jù)管理技術 短程通信等關鍵技術展開了研究 并在北京 上海 天津 重慶等十個城市開展示范工程 形成了一些研究成果和原型系統(tǒng) 此外 國內(nèi)還 研制成功了多種車輛傳感器 獲得了多項國家專利 投入了工程實踐并得到了技 術驗證 為構建傳感器網(wǎng)絡奠定了一定基礎 1 6 從國內(nèi)外交通狀態(tài)獲取技術發(fā)展趨勢中可以看出 研制用于交通狀態(tài)獲取的 自適應 多功能 可組網(wǎng)的新型傳感器 研究如何利用現(xiàn)有傳感器和新型傳感器 構成交通狀態(tài)獲取的傳感器網(wǎng)絡將成為制約交通狀態(tài)獲取技術發(fā)展的前沿問題 而這些技術的發(fā)展程度也將極大的影響到智能交通系統(tǒng)下一步的發(fā)展和自動公路 系統(tǒng)的構成 1 2 2 傳感器網(wǎng)絡技術 傳感器網(wǎng)絡是計算機科學技術的一個新的研究領域 它是由大量部署在作用 區(qū)域內(nèi)的 具有有線或無線通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點通過某種方式構成 的能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務的分布式智能化網(wǎng)絡系統(tǒng) 7 8 1 最早出現(xiàn)的傳感器是模擬傳感器 結構簡單 功能單一 輸出信號為模擬信 號 之后隨著集成電路的發(fā)展而出現(xiàn)的數(shù)字傳感器將模擬信號數(shù)字化處理和傳輸 提高了性能 但是在現(xiàn)代工業(yè)等領域 被控對象分布范圍越來越大 控制要求越 來越精 而采用傳統(tǒng)的分布檢測 電纜傳輸以及主控制器集中接入和控制的方式 已經(jīng)不能夠滿足大量現(xiàn)場信號的采集 傳遞和處理 因此2 0 世紀后期出現(xiàn)的適應 工業(yè)測控應用需求的現(xiàn)場總線 f i e l d b u s 技術進入了傳感器網(wǎng)絡領域 作為一種連 接智能化現(xiàn)場設備和主控系統(tǒng)之間的全數(shù)字 開放式的雙向通信網(wǎng)絡 在智能傳 感器的構建中引入現(xiàn)場總線大大減少了傳感器與主控系統(tǒng)的連線 有效降低了系 統(tǒng)成本和復雜度 并逐漸形成了基于現(xiàn)場總線的傳感器網(wǎng)絡 引入現(xiàn)場總線技術后 測控現(xiàn)場中的每一個傳感器都將成為網(wǎng)絡中的一個節(jié) 點 于是形成了分布于較大區(qū)域的傳感器網(wǎng)絡 實現(xiàn)了使用不同的傳感器協(xié)作的 監(jiān)控不同位置或不同對象的運行狀態(tài)和工作過程 此外 結合控制網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)網(wǎng) 絡來構建傳感器網(wǎng)絡也成為一個新型的熱點 通過將現(xiàn)場總線接入因特網(wǎng) 在一 定條件下便可通過因特網(wǎng)監(jiān)視并控制這些生產(chǎn)系統(tǒng)和現(xiàn)場設備的運行狀況和各種 參數(shù) 通過網(wǎng)絡實現(xiàn)被控對象的遠程監(jiān)控 綜合了傳感器技術 嵌入式計算技術 現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術 分布式信 息處理技術等的傳感器網(wǎng)絡 能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測 感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息 通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理 并通 過隨機自組織無線通信網(wǎng)絡以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端 從而 真正實現(xiàn) 無處不在的計算 理念1 7 兒引 傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的組成和功能包括四個基本單元 分別為 傳感單元 由傳 感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成 處理單元 由嵌入式系統(tǒng)構成 包括c p u 存儲 器 嵌入式操作系統(tǒng)等 通信單元 由無線通信模塊組成 以及電源部分 此 外 可以選擇的其它功能單元包括 定位系統(tǒng) 運動系統(tǒng)以及發(fā)電裝置等 在傳感器網(wǎng)絡中 節(jié)點通過各種方式大量部署在被感知對象內(nèi)部或者附近 這些節(jié)點通過自組織方式構成無線網(wǎng)絡 以協(xié)作的方式感知 采集和處理網(wǎng)絡覆 蓋區(qū)域中特定的信息 可以實現(xiàn)對任意地點信息在任意時間的采集 處理和分析 自組織 微型化和對外部世界的感知能力是傳感器網(wǎng)絡的三大特點 s 9 傳感器網(wǎng)絡是由密集型 低成本 隨機分布的節(jié)點組成的 自組織性和容錯 能力使其不會因為某些節(jié)點在惡意攻擊中的損壞而導致整個系統(tǒng)的崩潰 這一點 是傳統(tǒng)的傳感器技術所無法比擬的 也正是這一特性使得其在交通 軍事 環(huán)境 健康 家庭和商業(yè)領域都有著廣泛的應用 而在空間探索和災難拯救等特殊的領 域 傳感器網(wǎng)絡也有其得天獨厚的技術優(yōu)勢 在道路交通控制系統(tǒng)中 傳感器網(wǎng)絡主要用于對道路交通狀態(tài)的獲取 隨著 4 新技術的發(fā)展 道路交通系統(tǒng)越來越多地使用各類差異巨大的傳感器 傳感器網(wǎng) 絡所具有的自適應 多用途 可組網(wǎng)的功能完全適用于對各種道路交通傳感器進 行組網(wǎng) 并優(yōu)化物理傳感器和虛擬傳感器 而在面對不同應用時 傳感器網(wǎng)絡還 能夠?qū)Ω鱾€傳感器進行融合優(yōu)化 傳感器網(wǎng)絡技術是智能交通系統(tǒng)下一步發(fā)展的 關鍵鋁b 約技術 是構成自動公路系統(tǒng)的基礎 在軍事領域 傳感器網(wǎng)絡非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中 包括監(jiān)控我軍 兵力 裝備和物資 監(jiān)視沖突區(qū) 偵察敵方地形和布防 定位攻擊目標 評估損 失 偵察和探測核 生物和化學攻擊等 與獨立的衛(wèi)星和地面雷達系統(tǒng)相比 傳 感器網(wǎng)絡在提高型信噪比 降低成本 消除環(huán)境噪聲 提高探測性 多點聯(lián)合能 等方面都具有潛在的優(yōu)勢 在環(huán)境科學領域 傳感器網(wǎng)絡為野外隨機性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了方便 如 跟蹤候鳥和昆蟲的遷移 研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響 監(jiān)測海洋 大氣和土壤 的成分等 同樣 傳感器網(wǎng)絡對森林火災準確 及時地預報也有幫助 此外 傳 感器網(wǎng)絡也可以應用在精細農(nóng)業(yè)中 以監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲 土壤的酸堿度和施 肥狀況等 在醫(yī)療健康領域 在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器節(jié)點 如心率和血 壓監(jiān)測設備 利用傳感器網(wǎng)絡 醫(yī)生就可以隨時了解被監(jiān)護病人的病情 進行及 時處理 傳感器網(wǎng)絡還能被用來長時間地收集人的生理數(shù)據(jù) 這些數(shù)據(jù)能夠在研 制新藥品的過程中發(fā)揮作用 而安裝在被監(jiān)測對象身上的微型傳感器也不會給人 的正常生活帶來太多的不便 此外 在藥物管理等諸多方面 它也有新穎而獨特 的應用 總之 傳感器網(wǎng)絡為未來的遠程醫(yī)療提供了更加方便 快捷的技術實現(xiàn) 手段 此外 在商業(yè)領域 足球比賽 在災難拯救 倉庫管理 交互式博物館 交 互式玩具 工廠自動化生產(chǎn)線等眾多領域 傳感器網(wǎng)絡都體現(xiàn)出了全新的設計和 應用 7 1 1 8 9 1 1 3 以太網(wǎng)技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 3 1 以太網(wǎng) 以太n e t h e r n e t 是當今局域網(wǎng)所采用的最通用的通信協(xié)議標準 它既是一種 計算機接入局域網(wǎng)絡的連接標準 又是一種網(wǎng)絡互聯(lián)設備數(shù)據(jù)共享的通信協(xié)議 i o l l o 以太網(wǎng)是美國施樂 x e r o x 公司的p a l oa l t o 研究中心 簡稱為p a r c 于1 9 7 5 5 年研制成功的 后經(jīng)數(shù)字設備公司 d g i t a le q u i p m e n tc o r p i n t e l 公司聯(lián)合擴展 于1 9 8 2 年公布的以太網(wǎng)規(guī)范 i e e e 8 0 2 3 就是以這個技術規(guī)范為基礎制定的 以 太網(wǎng)絡使用c s m a c d c a r r i e rs e n s em u l t i p l ea c c e s sw i t hc o l l i s i o nd e t e c t i o n 載波 監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測技術 技術 它不是一種具體的網(wǎng)絡 而是一種技術規(guī)范 它定義了在局域網(wǎng)中采用的電纜類型和信號處理方法 以太網(wǎng)在互聯(lián)設備之間以 1 0 1 0 0 m b p s 的速率傳送信息包 雙絞線電纜1 0 b a s e t 以太網(wǎng)由于其低成本 高 可靠性以及1 0 m b p s 的速率而成為應用最為廣泛的以太網(wǎng)技術l l u j i l 按照國際標準化組織開放系統(tǒng)互連參考模型 i s o o s i 的7 層結構 以太網(wǎng)標 準只定義了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層 作為一個完整的通信系統(tǒng) 它需要高層協(xié)議的 支持 1 2 1 3 a p a r n e t a d v a n c e dr e s e a r c hp r o j e c t sa g e n c y 美國國防部高級研究 計劃管理局 在制定了t c p i p 高層通信協(xié)議 并把以太網(wǎng)作為其數(shù)據(jù)鏈路層物理 層的協(xié)議之后 以太網(wǎng)便和t c p i p 緊密地捆綁在一起了 現(xiàn)在人們俗稱的以太網(wǎng) 技術以及工業(yè)以太網(wǎng)技術 不僅包含了物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)規(guī)范 而且 包含了t c p i p 協(xié)議組 即包含網(wǎng)絡層的網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議i p 傳輸層的傳輸控制協(xié)議 t c p 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議u d p 等 有時候甚至把應用層的簡單郵件傳送協(xié)議s m t p 域名服務d n s 文件傳輸協(xié)議f t p 再加上超文本鏈接h t t p 動態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布等 互聯(lián)網(wǎng)上的應用協(xié)議都與以太網(wǎng)這個名詞捆綁在一起 因此以太網(wǎng)技術實際上是 上述一系列技術的統(tǒng)稱 l o j i l 2 1 國際因特網(wǎng)作為成功運用以太網(wǎng)技術的實例 即以太網(wǎng) t c p i p 模式 具有成 本低 傳輸速率高等諸多優(yōu)點 進入商業(yè)市場2 0 多年來 在辦公自動化等方面獲 得了廣泛的應用 而且己經(jīng)成為最受歡迎的通信網(wǎng)絡之一i 如 1 1 2 1 3 2t c p i p 協(xié)議 t c p i p 協(xié)議 t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l i n t e r n e tp r o t o c o l 傳輸控制協(xié)議或 網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議 是一組包括i p 協(xié)議 u d p u s e rd a t a g r a mp r o t o c 0 1 協(xié)議 t c p t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c 0 1 i c m p i n t e r n e tc o n t r o lm e s s a g ep r o t o c 0 1 協(xié) 議和其他一些協(xié)議在內(nèi)的協(xié)議組 t c p i p 協(xié)議組之所以流行 部分原因是因為它 可以用在各種各樣的信道和底層協(xié)議 例如t 1 和x 2 5 以太網(wǎng)以及r s 2 3 2 串行 接口 之上 如圖1 1 為t c p i p 協(xié)議的分層體系 在t c p i p 協(xié)議組中 屬于網(wǎng)絡層的協(xié)議有 網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議i p i n t e r n e tp r o t o c 0 1 地址解析協(xié)議a r p a d d r e s sr e s o l u t i o np r o t o c 0 1 和逆向地址解析協(xié)議 r a r p r e v e r s ea d d r e s sr e s o l u t i o np r o t o c 0 1 網(wǎng)際控制報文協(xié)議i c m p i n t e r n e t c o n t r o lm e s s a g ep r o t o c 0 1 與網(wǎng)際組管理協(xié)議i g m p i n t e m e tg r o u pm a n a g e m e n t 6 p r o t o c 0 1 ii o l l a r p 的功能是將3 2 位i p 地址轉(zhuǎn)換成4 8 位的網(wǎng)絡連接設備的物理地址 而 r a r p 則相反 它將網(wǎng)絡連接設備的的物理地址轉(zhuǎn)換為i p 地址 網(wǎng)際控制報文協(xié) 議i c m p 負責因路由問題引起的差錯報告和控制 i g m p 則是多目的傳送設備間信 息交換協(xié)議 運輸層包括傳輸控制協(xié)議t c p 和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議u d p 應用層的內(nèi)容十分豐富 包括域名服務d n s 文件傳輸協(xié)議f t p 簡單的網(wǎng) 絡管理協(xié)議s n m p 簡單郵件傳輸協(xié)議s m t p 簡單網(wǎng)絡定時協(xié)議s n t p 超文本 傳輸協(xié)議h t t p 等 他們構成了t c p i p 協(xié)議組的高層協(xié)議 1 0 1 1 1 媒體 圖1 1t c p f l p 協(xié)議組中不同層次的協(xié)議 f i g u r e l ld i f f e r e n tl a y e r so f t c p i pp r o t o c o l 1 3 3 嵌入式以太網(wǎng)及其發(fā)展前景 應用層 傳輸層 網(wǎng)絡層 鏈路層 作為一種通信協(xié)議標準 以太網(wǎng)具有速度快 成本低 高實效 高智能及高 擴展性等特點 由于計算機技術和網(wǎng)絡通信技術的飛速發(fā)展 現(xiàn)代工業(yè)信息交換 7 需求已經(jīng)從管理層內(nèi)部迅速覆蓋到控制 現(xiàn)場設備等層次 因此連接上層網(wǎng)絡和 現(xiàn)場總線的工業(yè)數(shù)據(jù)通信正在成為工業(yè)自動化領域的新興熱點之一 1 4 作為當前通信網(wǎng)絡領域的核心之一 以太網(wǎng)技術在給辦公自動化帶來深刻變 革的同時 也逐漸滲透到工業(yè)自動化領域并迅速增長 幾乎所有的現(xiàn)場總線系統(tǒng) 最終都可以連接到以太網(wǎng) 很早以前就有將以太網(wǎng)用作現(xiàn)場總線的做法 然而 以太網(wǎng)的資源得不到有效地利用 速度快但傳輸效率低 不可靠等以太網(wǎng)的傳統(tǒng) 缺點并不適合現(xiàn)場的應用要求 后來通過對以太網(wǎng)協(xié)議的修改 一些新方案的實 施大大改善了以太網(wǎng)的缺點 如通過修改分布式報文結構和傳輸方式 使以太網(wǎng) 的高速率傳輸?shù)玫匠浞謶?拓撲結構更為靈活 方便現(xiàn)場布線 通過設立專用 通道保證實時性 完全利用p c 控制網(wǎng)絡資源 1 0 1 3 l 6 1 隨著p c 技術和i t 的發(fā)展 以太網(wǎng)物理層的很多通用部件成本越來越低 隨 著集成電路的發(fā)展 高檔的微處理器作為i 0 處理器和控制器核心的條件逐漸成 熟 而在控制器上運行的實時嵌入式操作系統(tǒng)使控制器更易于實現(xiàn)t c p i p 協(xié)議 1 6 f 1 7 以太網(wǎng)絡更易于接近現(xiàn)場 嵌入式以太網(wǎng)因為速度快 帶寬較寬 一般為 i o m 或1 0 0 m 還有更高速的1 0 0 0 m 互操作性好 可擴展性強 價格便宜等特 點在嵌入式控制領域得到了廣泛的應用 嵌入式以太網(wǎng)已經(jīng)成為控制網(wǎng)絡發(fā)展的主要方向 具有很大的發(fā)展?jié)摿?在 工業(yè)現(xiàn)場引入嵌入了t c p i p 協(xié)議的以太網(wǎng)技術能夠使它直接達到現(xiàn)場設備級 它 所具有的環(huán)境適用性 可靠性 安全性 通信的確定性 網(wǎng)絡的可維護性和可恢 復性等特點都使它能夠在工業(yè)自動化領域中異軍突起 過程控制工業(yè)和自動化工業(yè) 從嵌入式系統(tǒng)到現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 都認識到 了以太網(wǎng)和t c p i p 的重要性 以太網(wǎng)和t c p i p 作為世界上最為廣泛應用的網(wǎng)絡 協(xié)議 它將成為過程級和控制級的主要傳輸技術 帶t c p i p 協(xié)議標準的以太網(wǎng)接 口現(xiàn)在已經(jīng)在智能設備和i o 模塊中使用 它能夠與工廠信息管理系統(tǒng)進行直接 地 無縫地連接 而無需任何專用設備 可以說 以太網(wǎng)在工業(yè)通信網(wǎng)絡中的應 用將構建從底層的現(xiàn)場設備到控制層 企業(yè)管理決策層的綜合自動化網(wǎng)絡平臺 作為2 l 世紀未來工業(yè)網(wǎng)絡的首選 嵌入式以太網(wǎng)有著廣闊的應用和發(fā)展前景 1 1 5 1 6 1 1 1 7 j 針對大量交通狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸需求 在道路交通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的構建中引入嵌入 式以太網(wǎng)技術將成為一種必然的趨勢 1 4 課題的主要研究工作 技術路線和論文結構 1 4 1 課題的主要研究工作 8 結合項目課題 本論文主要做了如下研究工作 對以太網(wǎng)理論 嵌入式系統(tǒng)及t c p i p 協(xié)議做了較為深入的研究和分 析 確定了采用基于t c p i p 協(xié)議的嵌入式以太網(wǎng)來構建傳感器網(wǎng)絡上 層系統(tǒng)的策略 結合項目其余部分課題 構建了基于數(shù)字信號處理器d s p 的嵌入式以 太網(wǎng)節(jié)點 進行了硬件選型以及以太網(wǎng)硬件電路的設計 基于以太網(wǎng)硬件基礎 在d s p 工作環(huán)境下編程實現(xiàn)了以太網(wǎng)底層驅(qū)動 并結合系統(tǒng)實際需求 實現(xiàn)了嵌入式t c p i p 協(xié)議 結合項目其余部分成果 在實驗室搭建道路交通模擬車道 實現(xiàn)了實 驗室環(huán)境下的分層次傳感器網(wǎng)絡和交通狀態(tài)信息的獲取 1 4 2 課題研究的技術路線 根據(jù)控制網(wǎng)絡的研究特點 本節(jié)點系統(tǒng)在設計和實現(xiàn)中采用了功能需求 設計實現(xiàn) 實驗驗證的技術研究路線 先提出節(jié)點所需求的功能 然后通過硬 軟件設計實現(xiàn) 最后通過大量實驗來驗證本節(jié)點系統(tǒng)方案實現(xiàn)的合理性和可行性 如圖1 2 為本嵌入式以太網(wǎng)實現(xiàn)的技術研究路線圖 實驗 驗證 設計 實現(xiàn) 功能 需求 t c p f l p 在交通狀態(tài)致?lián)鬏斨械膶崿F(xiàn) 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)目尚行詫嶒?實現(xiàn)州絡底層驅(qū)動的實驗卜叫 實現(xiàn)網(wǎng)絡i 層協(xié)議的實驗 jlj 運輸層協(xié)議 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)u d p 平 t c p m 強 早竺 底層 上層 網(wǎng)際協(xié)議i pi 班動i 初始化以太網(wǎng) 姒 l 地址解析協(xié)議a r p tt 采j h d s p 和以太陽控制器作為硬件基礎 l 采用以太網(wǎng)實現(xiàn)交通狀態(tài)獲取的傳感器網(wǎng)絡的上層 9 圖1 2 本嵌入式以太網(wǎng)的技術研究路線圖 f i g u r e l 一2t e c h n o l o g yr o a d m a po f t h ee m b e d d e de t h e r n e t 1 功能需求 本嵌入式以太網(wǎng)功能的設計目標是實現(xiàn)一個完整的以太網(wǎng)通信節(jié)點 結合整 個傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng) 本部分的功能需求主要有二 其一 結合系統(tǒng)整體設計規(guī)劃 本部分采用數(shù)字信號處理器d s p 控制以太網(wǎng) 控制器的形式來構建以太網(wǎng)硬件系統(tǒng) 其二 在以太網(wǎng)硬件基礎之上 需要嵌入相應的網(wǎng)絡協(xié)議來實現(xiàn)信息的傳輸 功能 在本節(jié)點的設計中 需要實現(xiàn)基于t c p i p 協(xié)議的以太網(wǎng)通信功能 2 設計實現(xiàn) 結合整體系統(tǒng)需求 需要從硬件和軟件兩部分對系統(tǒng)進行設計并實現(xiàn)功能 首先需要進行硬件的選型 尤其是以太網(wǎng)控制器的選型 然后根據(jù)相應芯片的操 作控制規(guī)則實現(xiàn)硬件的連接 在硬件實現(xiàn)的基礎之上 系統(tǒng)需要完成實現(xiàn)通信的 基本功能的設計 包括網(wǎng)絡系統(tǒng)的初始化配置 底層驅(qū)動以及t c p i p 協(xié)議的實現(xiàn) 這是本系統(tǒng)功能設計的核心部分 也是難點所在 主要通過基于d s p 操作軟件 c c s 3 1 的編程來實現(xiàn) 由于網(wǎng)絡系統(tǒng)需要傳輸大量的交通狀態(tài)數(shù)據(jù) 在系統(tǒng)上層的以太網(wǎng) 同時采 用了u d p 和t c p 作為t c p i p 的運輸層協(xié)議 u d p 為無連接協(xié)議 傳輸控制都較 簡單 但是不保證數(shù)據(jù)可靠傳輸 因此用u d p 來實現(xiàn)對大量交通狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸 而面向連接的協(xié)議t c p 實現(xiàn)起來較為復雜 但是可靠性高 因此用來實現(xiàn)少量 重要數(shù)據(jù)的可靠傳輸 3 實驗驗證 實驗驗證是本設計最為重要的部分 本課題的任務在于從軟硬件上實現(xiàn)嵌入 式以太網(wǎng)對交通狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸功能 因此 需要大量的實驗來驗證節(jié)點系統(tǒng)設 計的正確性 在本課題中 基于d s p 軟件c c s 3 1 編程實現(xiàn)了網(wǎng)絡系統(tǒng)的底層驅(qū)動及上層 協(xié)議 結合相關交通理論 針對面向交通狀態(tài)獲取的嵌入式以太網(wǎng)系統(tǒng)的特點 設計了大量相關的網(wǎng)絡實驗 通過基于網(wǎng)絡實驗平臺和模擬道路交通環(huán)境的軟件 編程實現(xiàn)了網(wǎng)絡系統(tǒng)的各預期功能 包括作為網(wǎng)絡節(jié)點需要實現(xiàn)的幀填充和u d p 數(shù)據(jù)報分片等功能 以及t c p 連接的建立和釋放 大量實驗最終了證明了本嵌入 式以太網(wǎng)系統(tǒng)設計的合理性和可行性 通過選擇合理的技術研究路線將能使課題研究工作更好的開展 并最終實現(xiàn) 了預期的設計功能 l o 1 4 3 論文結構 本論文共分了五個章節(jié)對課題研究進行了敘述 第一章為引言部分 主要介紹了交通狀態(tài)獲取技術 傳感器網(wǎng)絡技術及嵌入 式以太網(wǎng)技術在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景 闡述了交通狀態(tài)信息獲取的過程 中 引入嵌入式以太網(wǎng)的可行性和必要性 第二章介紹了嵌入式以太網(wǎng)系統(tǒng)的硬件設計 主要介紹了d s p 和以太網(wǎng)控制 器的硬件選型 及所選器件的特性 并介紹了本嵌入式以太網(wǎng)系統(tǒng)中主要硬件的 連接方式 第三章為軟件實現(xiàn)部分 主要介紹了以太網(wǎng)底層驅(qū)動及上層嵌入式t c p i p 協(xié) 議 闡述了在本系統(tǒng)中對t c p i p 協(xié)議的簡化 重點介紹了運輸層的兩個重要協(xié)議 t c p 及u d p 并針對它們的不同應用進行了比較 第四章為實驗部分 主要介紹了對a r p u d p 和t c p 等協(xié)議的實驗設計 并 通過大量實驗進行了驗證 給出了各個實驗的實驗現(xiàn)象圖 以及數(shù)據(jù)包分析圖 結合項目其余成果 在實驗室的模擬道路交通環(huán)境下 實現(xiàn)了對交通狀態(tài)信息的 獲取 第五章為結論部分 對本嵌入式以太網(wǎng)課題進行了總結 對后續(xù)的研究工作 進行了展望 并指出了本論文研究的不足之處 2 嵌入式以太網(wǎng)硬件設計 在率項目中 本課題部分主要負責傳感網(wǎng)絡 曇的以太網(wǎng)通信部分 凼此本 文主要介紹網(wǎng)絡上層的以太網(wǎng)通信功能的設計和實現(xiàn) 而下層c a n 總線網(wǎng)絡及其 余外圍功能不在奉文討論范圍之列 在本節(jié)點系統(tǒng)的設計中 以太同通信功能的實現(xiàn)主要是通過d s p 對以太嘲控 制器c s 8 9 0 0 a 的控制操作求實現(xiàn)的 本章首先介紹了傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的總體結構 其次霞點介紹了以太網(wǎng)節(jié)點的硬件設計 包括主要硬件的選型和電路連接 2 1 網(wǎng)絡系統(tǒng)的總體結構 艤據(jù)構建網(wǎng)絡化分層次的信息傳輸技術的需求 本項日采用現(xiàn)場總線和以太 網(wǎng)相結合的方式來構建道路交通數(shù)據(jù)阿絡 在采集傳感器信號的底層道路現(xiàn)場 數(shù)據(jù)傳輸量較小 但足對實時性和靈活性的要求較高 因此采川現(xiàn)場總線來實現(xiàn) 數(shù)據(jù)傳輸 耐在上層系統(tǒng)中 數(shù)據(jù)傳輸量較大 通信距離長但宴時性要求并不高 采用以太網(wǎng)來實現(xiàn)通信功能 1 州1 8 瞰2 1 道路傳培器網(wǎng)絡的系統(tǒng)總體椏削 f i g 峨2 ic o n f i g u r a t i o no f r o a ds e n s o r n e t w o r k ss y s t e i l 如圖2 1 所示為道路變通控制系統(tǒng)獲取交通狀態(tài)的傳感器網(wǎng)絡部署結構圖 在 傳感器m 絡系統(tǒng)巾 首先要在一定的道路路段鋪設備剃一連接在檢測竹點卜的傳感 器 檢測節(jié)點采集來自各路段傳感器的交通信息并做較為簡單的前端處理 下層 c a n 總線網(wǎng)絡通過對各個檢澳 節(jié)點進行檢測和輪詢來獲取底層交通信息 并將其 送到每個路口的d s p 復合節(jié)點 在復合節(jié)點 需要對來自c a n 總線的大量交通 數(shù)據(jù)進行處理和融合 以減輕網(wǎng)絡系統(tǒng)的壓力 最后通過以太網(wǎng)將處理后的數(shù)據(jù) 送入中央處理計算機進行上層系統(tǒng)的處理和控制 從而完成道路交通網(wǎng)絡的構建 實現(xiàn)對交通狀態(tài)的獲取 根據(jù)系統(tǒng)各個部分功能的不同 道路交通網(wǎng)絡節(jié)點系統(tǒng)可以分為三個部分 d s p 處理器及相關外設 下層c a n 總線通信模塊和上層以太網(wǎng)通信模塊 從整個項目構建傳感器網(wǎng)絡的要求出發(fā) 選用t i 公司生產(chǎn)的t m s 3 2 0 f 2 8 1 2 d s p 芯片作為本傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的微處理器 作為一種低功耗的3 2 位定點數(shù)字信 號處理器 它所具有的強大的數(shù)字信號處理功能和方便的接口模塊完全能夠勝任 本項目對網(wǎng)絡節(jié)點功能的要求 2 0 2 1 1 由于在本系統(tǒng)應用中可能會面臨大量的實時動態(tài)交通狀態(tài)數(shù)據(jù)處理問題 因 此需要對d s p 進行外部存儲區(qū)的擴展 以增加裝置的數(shù)據(jù)處理潛力 這里選用了 兩片i s s i 公司生產(chǎn)的高速靜態(tài)r a m 芯片i s 6 1 l v 2 5 6 1 6 每片容量為2 5 6 k 1 6 位 共計5 1 2 k 1 6 位 由于本課題設計的復合節(jié)點裝置所采用的主控器t m s 3 2 0 f 2 8 1 2 中已集成了 c a n 總線控制器e c a n 模塊 因此只需增加c a n 總線驅(qū)動器的相關電路就可實 現(xiàn)c a n 總線的通信功能 在這里選用p h i l i p s 公司生產(chǎn)的較為常用的p c a 8 2 c 2 5 0 作為c a n 總線收發(fā)器 為增加復合節(jié)點硬件的抗干擾能力 在c a n 總線驅(qū)動器 p c a 8 2 c 2 5 0 與d s p 的e c a n 模塊之間加入了快速光藕6 n 1 3 7 進行光電隔離 該 器件能夠切斷主控制電路與外部總線電氣環(huán)境之間的聯(lián)系 有效地抑制尖峰脈沖 和各種噪聲干擾 在以太網(wǎng)通信模塊 采用c s 8 9 0 0 a 芯片作為以太網(wǎng)控制器 通過對d s p 的編 程控制來實現(xiàn)以太網(wǎng)的通信功能 其中c s 8 9 0 0 a 與r j 4 5 的連接需要通過一個帶 厄流線圈的脈沖隔離變壓器h r 6 0 1 6 2 7 進行隔離 它的作用主要是將外部線路與 c s 8 9 0 0 a 隔開 防止干擾和燒壞元器件 實現(xiàn)帶電的插拔功能 作為本論文的重 點 本部分將在后面的內(nèi)容中進行重點介紹 此外 在系統(tǒng)的實現(xiàn)中 還設計連接一片c p l d 芯片 采用a l t e r a 公司 m a xi i 系列的c p l d 芯片 型號為e p m l 2 7 0 t 1 4 4 c 5 n 它主要負責板上各設備的 片選譯碼控制 以及矩陣鍵盤和液晶顯示模塊的人機接口控制 如圖2 2 為本道路交通系統(tǒng)網(wǎng)絡節(jié)點的總體硬件連接框圖 1 3 圖2 2 網(wǎng)絡節(jié)點的總體硬件連接框圖 f i g u r e 2 2h a r d w a r ec o n f i g u r a t i o no f n e t w o r kn o