随着控制技术和计算机技术的不断进步,船舶自动化系统正向着数字化、智能化、网络化的方向发展。该技术已经突破了无人机舱、机驾合一、全船自动化等概念,信息和控制一体化的船舶信息综合系统(IAS系统)成为当今世界上较前沿的研究课题之一。 船舶信息综合系统以现场总线为下层监控网络,以太网为上层通讯网络,以卫星通信为远程信息交互的纽带,实现了信息和控制的一体化。本文指出了该系统中的“瓶颈”问题——上层网络和现场网络之间的数据共享问题,并提出采用工业以太网作为船舶公用网络的解决方案。在采用LAN网络的同时,又采用CAN现场总线网络作为两重设计并联运行,构成双网络高可靠系统。应用嵌入式系统技术来解决现场监控模块的上网问题。 本文的重点在于现场监控模块的设计。通过对监控模块的功能分析,选择Samsung公司的ARM7微处理器S3C44B0X作为核心进行硬件设计。该模块包括Flash接口部分、SDRAM接口部分即内存接口部分、CAN总线控制及接口部分、JTAG接口部分、模拟量输入输出部分、开关量输入输出部分等。 对于自己设计开发的电路板,启动代码Boot Loader的编写是无法避免的。Boot Loader是系统加电后运行的第一段软件代码,主要完成硬件的初始化、中断处理、操作系统的引导等功能。Boot Loader依赖于CPU的体系结构和具体的嵌入式板级设备的配置,它是依赖于硬件而实现的。 实时多任务操作系统(RTOS)的应用,使嵌入式技术成为真正意义上的嵌入式系统。应用操作系统,可以合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口,保证程序执行的实时性、可靠性,并减少开发时间,保障软件质量。本文对μC/OS-Ⅱ操作系统的移植等问题作了系统、细致的论述,并给出了相关的程序。 μC/OS-Ⅱ没有给驱动程序提供统一的标准接口,本设计中采用了驱动程序抽象层的方法自定义接口。通过指向不同驱动子程序的函数指针,为操作系统挂载驱动程序。在操作系统和驱动程序的基础上,编写了CAN通讯的应用程序。