融合存储系统的设计与实现

设计并实现了IPSAN和FCSAN的融合存储控制器,支持存储协议交换和存储虚拟化功能,实现异构应用服务器对异构存储资源的透明访问．设计并实现了融合式存储容灾原型系统．通过对存储容灾系统原型的测试,验证了基于融合存储控制器构建存储容灾系统的合理性与可行性．     

一种MODBUS——ProFiBus节点通信控制与协议转换模块设计

多种现场总线协议并存给制造业信息化与自动化中的设备互联与信息互通造成困难;通过对ProFiBus及ModBus协议研究发现这主要是由报头报尾格式的差异造成,为解决异种协议互联问题,提出一种具有这两种协议和接口的通信控制与协议转换模块的设计方法,利用不同接口支持两种不同协议,硬件实现ProFiBus协议,软件实现ModBus协议,以UCOSⅡ为基础,用软件提取源报文用户信息,并依据目的节点协议生成新的报文实现两种协议报文转换;经测试,该方法实现了ModBus协议智能装置和智能传感器与ProFi-Bus网络的互联。     

基于UPnP的通用型桥接器设计与实现

在现代物联网中,各类异构网络协议在设备互联上存在不兼容性问题。为此,设计一种能够同时支持多种异构网络协议互联的新型通用型桥接器,该桥接器以UPnP协议为标准。在协议的通用性桥接上,桥接器采用分层处理的方法,在底层为每个异构网络协议编写独立的、协议相关的插件模块,并动态加载到桥接器中,形成一个半开放式的转接引擎。实验结果表明,在不改变原有内部结构的情况下,该桥接器可动态加载或取消对任一异构网络协议的桥接,并对新协议的支持具有完全的开放性和独立性。桥接器可较好地完成各类异构网络设备间的互联,实现资源的共享和异构网络的融合。     

DeviceNet—Modbus协议转换器的设计及实现

介绍了DeviceNet-Modbus协议转换器的设计方法,即利用DeviceNet和Modbus都采用部分ISO/OSI模型标准的特点,完成了DeviceNet和Modbus两种网络的互联,并介绍了其硬件设计和DeviceNet网络基于仅限组2从站设备的软件实现方法。最终测试证明本设备可以满足实际需求。     

HPLC载波IP化的智能终端即插即用设计

针对电力物联网海量终端的快速接入需求，提出了一种基于HPLC载波IP化的即插即用设计。该设计通过为每一个终端设备配置IP地址构建设备协议栈，将不同的数据通信协议转换为IPv6协议进行传输，以此满足物联网中海量设备的互联要求，实现终端设备的即插即用。在此基础上，选用STM32为主控芯片，通过设计过零检测、调制输出、检波输入等关键电路，完成HPLC载波通信模块硬件系统。测试结果表明，本设计可有效提升终端接入和系统升级效率。     

基于通用宽带路由器的OpenFlow交换机设计

基于OpenFlow协议的软件定义网络离不开控制器与OpenFlow交换机。然而,支持OpenFlow协议的交换机异常昂贵且难于获得。为了方便地获得支持OpenFlow协议的交换机,介绍一种基于通用宽带路由器的OpenFlow交换机设计。该设计可以仅用市场上常见的通用宽带路由器以及开源Linux软件构建出一款完整支持OpenFlow协议的交换机。实验结果显示,该设计以可接受的性能实现现阶段OpenFlow协议的所有功能。     

基于FPGA的软件定义协议无关解析器

随着信息技术的繁荣发展,各种功能的异构网络层出不穷,异构融合网络成为下一代网络发展的必然趋势。实现异构网络之间的通信,网络转发设备必不可少。传统的转发设备仅支持固定的协议配置,缺乏可扩展性,无法支持新的网络协议。针对这种情况,提出了一种基于FPGA的软件定义协议无关解析器,通过软件定义解析流程,给予解析器灵活可编程的特性,无须对硬件设备进行更改即可完成对多种协议数据包的解析并提取出数据包转发所需的关键信息。通过高性能FPGA平台对解析器进行了实现,并进行了硬件资源开销和性能的评估。实验结果表明,可以完成多种异构网络协议的快速解析,得到完整的解析数据。     

一种多协议自适应网关的应用实现

针对复杂工业生产流程控制系统中的异构网络通讯问题,设计了一种多协议自适应网关,网关采用STM32F407ZGT6芯片作为主板芯片,COMX模块作为Profibus-DP、Device Net、Ether Net/IP等协议的通讯接口,能够解决由于通讯协议不同而对系统集成产生障碍的设备。设计实现了3种典型应用,将多协议自适应网关应用于系统的集成,将不同通讯协议的控制器、执行器和现场仪表集成为一个系统,进而实现控制要求;将其应用于大型工厂的一体化,使几套不同厂家的DCS相互通讯,实现了"异构网络主站服务器"的功能;将其应用于S7-300 PLC系统中,实现了Profibus-DP接口的从站地址自适应功能。经过测试与实际应用,多协议自适应网关解决了异构网络通讯问题。     

SDN与传统IP网络互联架构的设计与实现

所提出的软件定义网络SDN与传统IP网络互联的架构基于以下核心思想:把整体SDN当成一个传统IP网络的"路由器",由IP网络和该"路由器"通过BGP协议进行域间网络层可达性信息NLRI的交互,从而使得全网的NLRI经过路由同步后达到一致。在此思想下分析设计了互联架构,对该互联架构进行了模块功能测试、多SDN场景下的仿真和性能测试。仿真结果表明所提出的互联架构可以完成SDN与传统IP网络的互联互通。设计的互联架构对原有网络设备的改动很少,所做的改动集中在可软件编程的控制器上,这有利于本架构在具体网络环境中的实施和部署。     

基于SOPC的FC-2层协议设计与实现

在分析了光纤通道协议基本层次结构和拓扑结构的基础上,提出了一种面向机载应用、基于SOPC平台的FC-2层协议软硬件协同设计与实现的方法.对平台的构建、基于平台相应的驱动软件、FC2层协议协同设计软件进行了详细论述,对基于SOPC的FC-2层协议的实现,通过自身板级互联、与商业板卡以及与商业交换机互联的三种方式进行了协议的全面测试,验证了FC-2层协议基于SOPC软硬件协同设计与实现的有效性.     

基于DSP和FPGA的信息化发射平台多协议网关设计

为实现信息化发射平台控制系统不同网段之间互联互通,实现了一种能够对以太网、CAN等不同协议数据进行解析、过滤及转发的多协议网关。该网关采用DSP+FPGA的控制器架构,在FPGA内部通过CAN IP核的方式实现了六路CAN控制器;FPGA内部还实现了一路Microblaze软核,软核上运行lwIP以太网协议栈,实现一路以太网控制器功能。DSP作为控制核心,调用FPGA实现的驱动函数实现以太网和CAN数据收发,并根据特定的转发策略对接收数据进行解析、过滤和转发。试验结果表明,该多协议网关单元具有通信接口种类多、数量多,数据转发实时性强、可靠性高,数据解析、转发规则可编程设定、灵活性高等特点,能够适应不同系统的应用需求。     

TWI总线模块化设计在智能机器人中的应用

利用AVR单片机的TWI(Two-Wire Serial Interface)总线构建了智能机器人系统的模块化构架。利用TWI总线实现了主控模块与扩展模块之间的双向多字节通信,介绍了软件编程方法,可以将机器人各传感器模块采集到的数据实时发送至主控制器进行处理。有效提高了程序的运行效率,使得智能机器人整体架构灵活、调试方便、扩展性强。     

机载PHM系统软件设计与验证

针对现有PHM系统软件开发中存在的软件模块规范性差、复用率低和鲁棒性弱等问题,提出了一种基于OSA-CBM标准的构件化机载PHM系统软件设计方法,描述了机载PHM系统软件的构件化模型定义、功能框架、分层体系结构和软件控制流程;设计了机载PHM系统的构件接口和核心功能构件;实现了符合OSA-CBM规范接口的构件化软件。通过原型系统软件验证了构件化机载PHM系统软件设计和开发方法的正确性,表明了该方法能够提升软件的规范性、复用率、鲁棒性和可扩展性。     

软件体系结构(风格)综述

报告了当前行业内对软件体系结构的研究情况．结合典型的软件体系结构概念,给出了软件体系结构的定义和研究意义。目的在干展示软件体系结构及其风格在实践项目中的应用。对当前主流风格的多种软件体系结构在原理、特点方面进行了仔细的研究,并阐述了各体系结构的优缺点。     

工业互联网云网关架构及实现

针对工业生产数据通信协议复杂、工业设备与云端通信困难的问题,提出一种工业互联网云网关架构。针对传输协议复杂多样的问题,提出了一种多协议数据解析方法,能够对多种协议下的数据进行解析,并转换为MQTT协议,实现数据统一协议并上传至云平台。针对协议转换中的实时可靠性问题,提出一种支持断点续传并可以快速处理并发任务的异步处理机制来保证协议转换的实时可靠性。在保证实时可靠的基础上,提出一种三层加密方式以提高数据传输的安全性。在软硬件上实现了上述云网关架构,并在工业过程控制设备上进行了实验。实验结果表明,该架构能够有效解决工业系统与云平台的数据融合问题。     

基于DSP+CPLD的飞机发电机控制器设计

为了更有效地提供飞机供电系统的质量,满足先进飞机对实时性和可靠性的要求,利用DSP+CPLD设计一种数字式的飞机发电机控制器,完成BIT、故障隔离、数据采集、控制保护、ARINC429和CAN通信等功能,增加了软件在线升级功能。DSP主要完成复杂的电压调节控制算法、数据采集和GCU管理等任务;CPLD实现DSP与ARINC429之间的译码和电平转换功能。经试验验证：所设计的控制器达到了设计要求指标,运行稳定、可靠,可方便实现软件在线升级。     

基于Lonworks现场总线的模糊控制器的实现方法

目前,随着工业控制的对象日趋复杂,单纯的PID控制已无法满足要求.该文给出了一种基于Lonworks 现场总线的模糊PID控制器的实现方法.简述了Lonworks 现场总线的技术特点和网络结构;给出了模糊控制系统的三层结构：上位机部分负责监控及算法更新,Lon节点负责通信及模糊控制算法,单片机部分负责PID控制及数据采集.通过硬件部分来实现现场总线的通信,通过软件编程来实现模糊PID的控制算法.文中给出一个模糊PID控制温室温度的实例,将其控制效果与传统的PID控制比较,很好地解决温室的大时延问题,达到预期的控制效果.     

可移植的USB协议栈实现原理与技术研究

USB(通用串行总线)是一种用于连接计算机和外部设备的外部总线体系结构。USB协议栈是整个USB的管理中枢,由HCD,USBD,HUBDRIVER和配置任务组成。文章结合特定平台下USB协议栈的研究课题,分析USB软件系统的体系结构,提出独立于平台的操作系统抽象层和硬件抽象层,实现了可移植的USB协议栈。试验结果表明,在不同的平台下,利用可复用的USB协议栈,将提高开发速度,减少质量风险,降低开发成本。     

MNCML：一种面向多协议网络通讯的模式语言

软件设计模式作为一种高级别的概念模型，已逐渐成为软件体系结构相关的重要理论。在软件体系结构级别支持复用的通用方法中，传统设计模式在性能和灵活性之间偏重后者。目前资源有限的移动设备和嵌入式环境，主要面临了三个方面的限制：计算能力、存储能力以及电源供应能力。针对移动设备的通讯特点，为移动设备定制的网络软件必须高效、可靠、灵活。本文主要介绍我们在EMXE（Extensible Multifunctional XML Engineer）中设计的一种面向多协议网络通讯的模式语言（MNCML），并展示了此模式系统产生适合移动设备网络通讯的体系结构模型的方法。     

企业服务总线监听器的研究与设计

ESB系统是基于SOA架构实现应用集成的软总线. 监听器是ESB的一个重要部件, 监听器的研究与设计对ESB的性能及可用性有着重要影响. 其主要任务是监听服务的发布消息与服务请求/响应消息, 对消息进行访问控制即消息认证. 提出了较高效率的并发监听技术和安全的消息适配技术, 解决了基于多种协议类型消息的并发监听的效率问题; 对ESB内部消息的安全认证技术进行了深入研究并提出了一个安全性较高的设计方案.