過程氣體分析儀表IPv6網絡化的研究.pdf

1、過程氣體分析儀主要用于工業(yè)過程中氣體濃度或成分的在線實時分析。傳統的過程氣體分析儀一般使用串口進行通信,這種方式在數據傳輸距離上有一定限制。隨著計算機和網絡技術的發(fā)展,儀表與網絡之間的關系越來越緊密,儀表發(fā)展迎來了前所未有的空間和機遇。過程氣體分析儀網絡化可以實現儀表狀態(tài)遠程監(jiān)控和數據廣域共享,有效提高測量效率,通過網絡可以隨時隨地監(jiān)控工業(yè)過程。
　　目前,儀表的網絡化一般都采用IPv4網絡協議,但IPv4地址已經嚴重匱乏,不能夠

2、滿足日益增長的終端設備對IP地址的需求。由于IPv6協議提供幾乎無限的地址分配空間,能夠很好地解決了終端設備的尋址問題,因而儀表采用IPv6協議作為基本的通信協議進行網絡化是必然趨勢。研究過程氣體分析儀的IPv6網絡化具有重大的實用意義和研究價值。本文以激光在線氣體分析儀為應用背景,設計了“IPv6網絡接口控制器”,實現儀表原有串口數據與IPv6數據包的相互轉化,在儀表最小幅度改動的原則下,完成了儀表的IPv6網絡化通信。
　　論

3、文首先簡單介紹了激光在線氣體分析儀的測量原理、系統組成和目前通信方式,然后對IPv6協議簇進行了詳細介紹,包括IPv6、ICMPv6、鄰居發(fā)現、UDP和TCP協議,分析了這些協議的原理、功能以及報頭結構。
　　其次根據目前過程氣體分析儀表廣泛使用的通信基本為RS-232、RS-485等串口通信,提出一種使用IPv6網絡接口控制器,實現儀表現有串口轉IPv6網絡接口的網絡化方案。
　　然后硬件電路設計部分主要對這一網絡接口控制

4、器各模塊進行硬件選型及設計,包括MCU、網絡控制芯片以及外部存儲單元電路。選取了ARM7內核嵌入式處理器LPC2106作為主控制芯片,選用ENC28J60作為網絡控制芯片。
　　接著介紹了網絡接口控制器IPv6協議設計部分,它是論文的核心。針對嵌入式系統有限的資源,分析了協議棧的裁減以及協議棧的數據處理流程;探討了LwIP嵌入式協議棧的內存管理、網絡接口管理;完成了網絡控制芯片底層驅動程序設計;并在LwIP協議?；A進行了修改并增