基于canopen协议的水温自动站的设计与实现

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要提高防灾减灾能力，做好应对水温变化工作，是保证广大水产养殖户获得利润的首要条件。做好这些工作的首要前提是提高预报预测的准确率，根本目的是增强防御的服务能力，而可靠的水温观测系统提供的准确、可靠的观测数据，是提高预报预测准确率和服务能力的重要保证。为了应对天气、气候的变化，有必要对水温进行长期、连续和稳定可靠观测。本文以控制器局域网(ControllerAreaNetwork,CAN)总线和嵌入式系统构建水温自动站系统平台，采用CANopen协议来实现水温站的主站和从站之间的应用通信，完成水温的自动检测。在嵌入式系统中由于ARM具有很好的控制管理功能和强

2、大的运算功能，并且功耗低，实时性好，故本文采用目前主流微控制器ARMCotcx-M3芯片作为系统核心设计硬件平台，并在此平台上采用简单实用的CooCoxCoOS构建嵌入式操作系统，以此为平台实现水温自动站系统的开发和设计。水温自动站的主站和从站之间的通信由各自的CAN控制器来实现，而本文所选取的CAN控制器并不是一个独立的CAN控制器设备，而是微控制器内部集成的CAN控制器，它可以用来构建功能强大的局域网，支持极高安全级别的分布式实时控制。本文首先介绍了目前水温测量的现状，并阐述了本文所设计的水温站的特点，分析了CAN总线及CANopen协议的相对优势，在基于CAN总线和CANo

3、pen协议的基础上实现了水温自动站系统平台的软件、硬件以及协议的整体设计方案；其次，在硬件方面，完成了水温自动站的CAN控制器外围接口电路的设计，并采用增加终端电阻的方法克服总线传输干扰。在温度测量设计方面，选用四线制测温系统并选取两个标准参考电阻来提高测温系统的精确度；再次，分析了CANopen协议的基本通信原理，并依据该原理实现了过程数据对象(ProcessDataObject,PDO)通信，服务数据对象(ServiceDataObject，SDO)通信，网络管理功能(NetworkManagemenT,NMT)，心跳(HeartBeat)监控等功能，基本实现了CANopen

4、协议的通信功能；最后，对各个整个水温自动站系统进行了测试。测试表明，水温自动站系统能正常的实现CANopen协议的基本通信功能，并实现正常的水温测量，具有～定的可操作性和实用性。关键词：CANopen，对象字典，过程数据对象，服务数据对象，水温自动站武汉理工大学硕士学位论文Abstract硼1efirstconditionofaquaculturefarmerstogetprofitistoimprovedisasterpreventionandmitigationcapabilitiesandpreparetodealwimchangesinwatertemperature．n

5、lemostimportantprerequisitefordoingsuchworkistoimprovetheaccuracyoftheforecasts．nefundamentalpurposeistoeTlhancetheserviceofthedefensecapacity．ReliablewatertemperatureobservingsystemcallprovideUSaccuratedata,whichcallgiveUSallimprotantguaranteetoimprovethepredictionofforecastaccuracyandservic

6、ecanabilities．InordertOcopewimtheweatherandclimatechanges，itisnecessarytoobservewatertemperatureforalong-termandcontinuousandreliabletime．ControllerAreaNetwork(CAN)busandembeddedsystemwereusedtobuildautomaticwatel"temperaturestation,intheautomaticwatertemperaturestation’Sapplicationlayer，CANo

7、penprotocolwasusedtoachieveautomaticdetectionofthewatertemperature．Intheembeddedsystem，删ownedgoodcontrolcapabilities，powerfulcomputingcapability,lowpowerconsumptionandgoodreal-time．Therefore，ARMCotex-M3waschoseasthemicro·controlforthecoreofth