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1、本科毕业论文（设计）题目： 基于USB的无线测控平台的设计 姓 名： 学号： 院（系）：机械与电子信息学院 专业： 测控技术与仪器 指导教师： 职称： 讲师 评 阅 人： 职称： 讲师 2010 年 6 月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版
2、，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、 保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、 不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 摘要随着计算机技术、电子技术和网络技术的发展，应用于工业现场的远程网络测控平台发展日趋完善，这一平台的出现也使得工厂的管理实现了网络化、集成化和信息化。依赖于Internet无处不在的触角，基于Internet的远程网络测控平台使得测控范围有了质的飞跃。本文则着重讨论一种基于无线通信的
3、远程小型测控平台，受到无线发射与接收的有效距离的限制，该平台仅适用于小范围内的测控任务。本文从工业现场实际出发，提出了基于该平台的应用层控制协议以维护该平台的正常运转。该协议将处于工业现场的所有测控对象分为三类即模拟量、数字量和开关量。为区别各个厂房以及每个厂房中的设备，该协议对每个厂房和处于该厂房中的每一设备均进行编址。为保证测控任务的成功执行，该协议约定测控指令的发送、错误检查和确认机制，保证测控指令在产生某种异常时也能通过确认和重发机制来完成测控任务。该协议对各种类型指令的数据帧格式进行了规定，确定了每种数据帧的特征字、地址位宽、数据位宽等要素。本文所设计的测控平台的硬件结构以PC机为核
4、心、以无线发送和接收站点为下位机，通过USB和无线连接构建整个数据传送通道，从而实现测控平台指令和数据的传送与接收。本文简要介绍了系统硬件所涉及的功能单元与接口协议，诸如C8051F340的USB功能单元与SPI功能单元特性、USB与SPI协议、nRF905的工作流程等。从模块化、可重用性的软件工程思想出发，对该测控平台所涉及的功能单元和接口协议的软件代码做了集成化、模块化和通用性的封装。本文简要介绍了这些封装库函数的名称、形参、返回值和实现的功能。最后，本文简要介绍了该系统的具体测试方法和测试效果并提出了几点改进意见。关键词： 测控平台 无线通信 USBXpress SPIAbstractW
5、ith the development of computer technology, electronic technology and network technology, remote network monitoring and control platform used in industrial site has greatly improved. It leads the management of factories with the features of network, integrated and intelligent. Dependent on the Inter
6、nets antenna everywhere, Internet-based remote monitoring and control platform has made the control area a qualitative leap. This article is focused on a small platform based on wireless communications. Limited by the effective distance of wireless transmitter and receiver, the platform applies only
7、 to a small area of monitoring and control tasks.In this paper, taking into account of the reality of industrial site, I draw up an application layer control protocol based on the platform to maintain the normal operation of the platform. The protocol classificate all the monitoring and control devi
8、ce in the industrial site into three categories named analog, digital and switch device. To distinguish the various factories and equipments in each factory, the protocol addresses each factories and each device in every factories. To guarantee the success of monitoring and control mission, the prot
9、ocol makes an agreement of monitoring and control instructions, error checking and validation mechanisms to ensure that it can also achieve the mission through the identification and monitoring mechanism when there is a error taking place. The protocol draws up the format of data frame of various ty
10、pes of instruction, such as the characteristics byte, the address-bit width, the data-bit width and so on.The core of the platforms hardware is PC computer and the next bit machines of it is the sending and receiving wireless site. In the hardware structure, in order to achieve the transmission and
11、reception of instruction and data, a wireless and USB connection has been build. This paper introduces the hardware functional unit involved of the interface protocol, such as the C8051F340 the USB and SPI function module and features, USB and SPI protocol, nRF905 and so on.From modular, reusable so
12、ftware engineering idea, the platforms software code for the functional unit involved in or interface protocols has been made to integrated, modular and versatile package. This paper introduces the package library function name, formal parameters, return values and the achievement of the function. b
13、riefly.Finally, an introduction of the systems test methods and several suggestions has been made.Keywords: monitoring and control platform wireless communication USBXpress SPI目 录第一章 前言11.1研究目的与意义11.1.1 课题的提出11.1.2 研究的意义11.2设计任务及要求2第二章 系统整体设计思路32.1 系统整体结构32.2 应用LabVIEW开发虚拟平台42.3 USB接口的设计42.3.1 USB体系
14、的构成52.3.2 USB数据链路层模型52.3.3 USB数据包62.4 无线通信通道的设计62.5 系统整体控制流程72.6 应用层协议72.6.1 对设备的编址72.6.2 命令与状态类型82.6.3 传送错误处理机制82.6.4 数据帧格式9第三章 系统硬件电路的设计113.1 系统整体硬件结构113.2 基于C8051F340微控制器的USB通信通道的搭建123.2.1 C8051F340微控制器概述123.2.2 C8051F340的USB控制单元的特性123.2.3 USBXpress开发工具概述133.3 基于nRF905模块的无线通信通道的搭建133.3.1 SPI总线协议1
15、33.3.2 C8051F340的SPI功能单元特性143.3.3 nRF905无线模块及其接口与控制方法14第四章 系统软件设计164.1 系统整体软件构成164.2 USBXpress开发工具的API函数库174.2.1主机接口动态链接库SiUSBXP.DLL174.2.2 设备固件接口函数库USBX_F34X.LIB184.3 USB接口软件设计194.3.1 LabVIEW调用动态链接库194.3.2 主机USB通信软件流程214.3.3从设备USB通信软件流程224.4 nRF905无线模块的控制软件设计234.4.1 SPI API的设计234.4.2 nRF905 API的设计2
