基于STM32的风电控制系统CANopen协议从站设计

【摘要】：目前人类正面临着能源危机的挑战，然而风力发电与其他再生清洁能源相比更具有竞争力，所以日益受到各个国家的广泛青睐并且发展迅速。现场总线技术在风力发电中的应用也日趋成熟，本次课题在对国内外现场总线技术进行了详细的研究，为了提高现场总线技术在风电控制系统中的稳定性进而提高控制系统的运行效率，本文将对基于CAN总线的风机发电控制系统进行深入的学习研究。 传统风力发电机控制系统是基于RS485总线技术，相比较于本文研究的CAN总线控制系统，RS485只能构成主从结构，实时可靠性也相对较差。本文对CAN总线的特点以及基于CAN总线的CANOPEN高级协议进行了详细的介绍，重点分析了CANOPEN的协议结构、通讯方式以及对象字典的组成与建立，以及CANOPEN在实际工程中的可能性进行研究分析，确立从站的设计方案，对本文设计的风力发电机控制从站节点的硬件组成进行了分析。重点介绍组成CANOPEN协议从站控制系统软件设计、应用层协议程序、主站控制、以及主从站之间进行数据通讯时系统的初始化寄存器相关配置等操作。 本文从站节点采用了嵌入式RTThread操作系统，并且通过将CANFestival开源协议站代码封装到RTThread操作系统中并移植到STM32微控制器上，在实验室条件下搭建了CANOPEN协议从站实验平台，最终通过系统实验数据分析得出本次设计CANOPEN从站的实用可靠性。 【关键词】：CANOPEN 通信协议 STM32单片机 从站控制系统
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 本课题的背景及研究意义10
• 1.2 CAN 与 CANOPEN 在国内外的发展状况10-11
• 1.3 本论文的主要内容11-13
• 第二章 CAN 与 CANOPEN 在风机控制系统应用与简介13-27
• 2.1 引言13
• 2.2 基于 CAN 总线的风机集群控制系统13-14
• 2.3 CAN 总线概述14-17
• 2.3.1 CAN 总线简介14-15
• 2.3.2 CAN 总线特点15
• 2.3.3 CAN 总线报文15-17
• 2.4 CANOPEN 应用协议剖析17-23
• 2.4.1 CANOPEN 协议简介17-19
• 2.4.2 管理报文 NMT19-20
• 2.4.3 过程数据对象 PDO20-21
• 2.4.4 服务数据对象 SDO21-22
• 2.4.5 对象字典 OD22-23
• 2.5 开源协议栈 CANFestival23-26
• 2.5.1 CANFestival 优点24
• 2.5.2 CANFestival 简介24-25
• 2.5.3 CANFestival 的移植方法25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 CANOPEN 从站系统的硬件设计27-33
• 3.1 CANOPEN 从站系统整体设计27
• 3.2 从站微控制器电路设计27-28
• 3.3 电源模块设计28-29
• 3.4 STM32 CAN 接口设计29-30
• 3.5 STM32 USART 接口设计30
• 3.6 输入输出模块设计30-31
• 3.7 在线调试下载模块31-32
• 3.8 本章小结32-33
• 第四章 嵌入式操作系统33-38
• 4.1 嵌入式操作系统的特点33-34
• 4.2 RTThread 概述34-37
• 4.2.1 RTThread 简介34-35
• 4.2.2 RTThread 文件结构35-36
• 4.2.3 RTThread 任务的优先级36
• 4.2.4 RTThread 支持的平台36-37
• 4.3 本章小结37-38
• 第五章 CANOPEN 从站系统软件设计38-47
• 5.1 移植的可行性分析38-39
• 5.2 RTThread 在 STM32 上的移植要点39
• 5.3 CANFestival 在 STM32 上的移植39-46
• 5.3.1 需要对 CANFestival 修改的文件39
• 5.3.2 目标控制器驱动文件的编写39-40
• 5.3.3 CANFestival 中几个与移植相关的函数40-42
• 5.3.4 对象字典的编写42-43
• 5.3.5 CAN 总体驱动程序设计43-44
• 5.3.6 CANFestival 在 RTThread 上的封装44-46
• 5.4 本章小结46-47
• 第六章 通信有效性实验47-56
• 6.1 组件实验网络47-48
• 6.2 实验过程分析48-51
• 6.2.1 CANPro 测试软件48-50
• 6.2.2 程序编译下载50-51
• 6.3 实验数据分析51-54
• 6.3.1 从站向主站发送数据51-53
• 6.3.2 主站向从站发送数据53-54
• 6.4 实验结论54-55
• 6.5 本章小结55-56
• 第七章 结论56-57
• 参考文献57-59
• 附录 A 系统硬件电路图59-62
• 附录 B 系统硬件 PCB62-63
• 在学研究成果63-64
• 致谢64

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