vysoké učení technické v brně diagnostika komunikačního protokolu arion

70 Pages·2008·2.16 MB·Czech

ÚSTAV AUTOMATIZA CE A MĚŘICÍ TECHNIKY

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 1
Č Ě
VYSOKVyÉso kUé učeEníN teÍc hTniEckCé vH BNrněI CKÉ V BRN
BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH
TECHNOLOGIÍ
ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY
FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION
DEPARTMENT OF CONTROL AND INSTRUMENTATION

Č
DIAGNOSTIKA KOMUNIKA NÍHO PROTOKOLU
ARION
COMMUNICATION SW ARION
DIPLOMOVÁ PRÁCE
MASTER´S THESIS
AUTOR PRÁCE Bc. VÁCLAV KACZMARCZYK
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE prof. Ing. FRANTIŠEK ZEZULKA, CSc.
SUPERVISOR
BRNO 2007
ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 2
Vysoké učení technické v Brně
ZADÁNÍ PRÁCE

Na základě důkladného rozboru vytvořte podklady pro projektanty automatizačních
zařízení komunikujících protokolem ARION.
Implementujte protokol ARION do vytvořeného zařízení.
Sestavte jednoduchý počítačový program, umožňující identfikaci zařízení
připojeného k síti ARION a jednoduchou komunikaci s ním.
Vytvořte diagnostický systém který funguje dle následujícího zadání:
Po připojení komunikující entity (osobni počítač) k síti ARION musí navržený
diagnostický program zaznamenávat data na sběrnici, dekódovat je, přiřadit je k
jednotlivým entitám (modulům) a komunikovat s uživatelem. Musí provést
identifikaci entit, provést bilanci komunikace a analýzu zatížení resp. přetížení sítě,
případně další funkce, specifikované zadavatelem v průběhu řešení.
Práci realizujte v jazyku C# v prostředí .NET Framework.
ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 3
Vysoké učení technické v Brně

P r o h l á š e n í

„Prohlašuji, že svou diplomovou práci na téma "Diagnostika komunikačního
protokolu ARION" jsem vypracoval samostatně pod vedením vedoucího
diplomové práce a s použitím odborné literatury a dalších informačních
zdrojů, které jsou všechny citovány v práci a uvedeny v seznamu literatury na
konci práce.
Jako autor uvedené diplomové práce dále prohlašuji, že v souvislosti s
vytvořením této diplomové práce jsem neporušil autorská práva třetích osob,
zejména jsem nezasáhl nedovoleným způsobem do cizích autorských práv
osobnostních a jsem si plně vědom následků porušení ustanovení § 11 a
následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., včetně možných
trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení § 152 trestního zákona č.
140/1961 Sb.“

V Brně dne : Podpis:
ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 4
Vysoké učení technické v Brně

Poděkování

Na tomto místě bych rád poděkoval svému vedoucímu diplomové práce
prof. Františku Zezulkovi za cenné rady týkající se formální stránky této práce. Dále
bych chtěl poděkovat panu Jiřímu Mlejnkovi za nedocenitelné praktické poznámky,
které pomohly vytvarovat práci do takové podoby, v jaké je. Poslední, nikoli však
nejmenší dík patří mým rodičům a mé přítelkyni za podporu v těžkých chvílích nejen
během tvorby diplomové práce, ale hlavně během celého mého studia.
ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 5
Vysoké učení technické v Brně

Brno University of Technology

Faculty of Electrical Engineering and Communication

Department of Control, Measurement and Instrumentation

Communication SW ARION

Thesis

Specialization of study: Cybernetics, Control and Measurement
Student: Václav Kaczmarczyk
Supervisor: Prof. František Zezulka

Abstract:
The main goal of this thesis is creating diagnostic software for analyse
communication via protocol ARION. That software would record and store
communication data which can be analyzed late and also allows direct
communication analysis in real time. Except that there will be visualization
functions, for effective representation of data (stored or real-time recorded). This
software can be used either by net developers or by end-users like easy visualization
software.
Next point is describing communication protocol ARION and create
developer’s handbook.
The practical part of this thesis consists of two points. The first one is
developing simple device which allows communicating via protocol ARION. In
second communication firmware for that device is written and tested.
ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 6
Vysoké učení technické v Brně
Vysoké učení technické v Brně

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Ústav automatizace a měřicí techniky

č
Diagnostika komunika ního protokolu ARION

Diplomová práce

Program studia: Kybernetika, automatizace a měření
Jméno studenta: Václav Kaczmarczyk
Vedoucí práce: Prof. František Zezulka

Abstrakt:
Hlavím cílem této práce je tvorba diagnostického software pro analýzu
komunikace protokolem ARION. Software má umět zaznamenávat a uchovávat data,
která mohou být později podrobena detailní analýze. Software má rovněž umožnit
přímou analýzu stavu sítě v reálném čase. Kromě těchto funkcí software rovněž bude
implementovat jednoduché vizualizační funkce. Software bude využíván jak návrháři
komunikačních sítí tak koncovými uživateli jako jednoduchá vizualizace.
Dalším bodem práce je podrobné studium komunikace protokolem ARION a
tvorba příručky pro projektanty zařízení komunikujících tímto protokolem.
Praktická část práce se skládá z návrhu jednoduchého zařízení schopného
komunikace po sériové lince a tvorby komunikačního firmware (komunikace
protokolem ARION) pro toto zařízení.
ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 7
Vysoké učení technické v Brně

KLÍČOVÁ SLOVA

Komunikační protokol, ARION, Diagnostický software, Firmware

KEY WORDS

Communication protocol, ARION, Diagnostic software, Firmware
ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 8
Vysoké učení technické v Brně
ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 9
Vysoké učení technické v Brně

1. KOMUNIKAČNÍ PROTOKOL ARION....................................................11
1.1 Úvod................................................................................................................11
1.2 Nastavení parametrů komunikace...................................................................11
1.3 Komunikační režimy.......................................................................................12
1.3.1 Režim Simplex.............................................................................................12
1.3.2 Režim Half-Duplex.......................................................................................12
1.3.3 Režim Duplex...............................................................................................12
1.4 Popis rámců protokolu ARION.......................................................................13
1.5 Omezení komunikace......................................................................................17
2. ISO/OSI MODEL............................................................................................18
2.1 Fyzická vrstva.................................................................................................18
2.1.1 Sběrnice RS232 [6].......................................................................................19
2.1.2 Sběrnice RS485 [4].......................................................................................22
2.1.3 Zabezpečení paritou......................................................................................24
2.2 Linková vrstva.................................................................................................24
2.2.1 Adresa zařízení.............................................................................................24
2.2.2 Časování komunikace...................................................................................25
2.2.3 Kontrolní součet...........................................................................................26
2.2.4 Funkční diagram linkové vrstvy...................................................................27
2.3 Aplikační vrstva..............................................................................................27
2.3.1 Čítač GuardTime..........................................................................................27
2.3.2 Další funkce aplikační vrstvy.......................................................................28
2.3.3 Funkční diagram aplikační vrstvy................................................................29
3. IMPLEMENTACE PROTOKOLU..............................................................30
3.1 Hardware zařízení...........................................................................................30
3.2 Firmware zařízení...........................................................................................31
3.2.1 Linková vrstva..............................................................................................31
3.2.2 Aplikační vrstva............................................................................................32
4. DIAGNOSTICKÝ SOFTWARE...................................................................37
4.1 Úvod................................................................................................................37
ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 10
Vysoké učení technické v Brně
4.1.1 Online analýza sítě........................................................................................37
4.1.2 Offline analýza sítě.......................................................................................38
4.2 Instalace a odinstalace programu....................................................................39
4.3 Popis programu...............................................................................................40
4.4 Základní funkce programu..............................................................................43
4.5 Jádro programu...............................................................................................45
4.5.1 Záznam dat...................................................................................................45
4.5.2 Zobrazení zaznamenaných dat......................................................................47
4.5.3 Identifikace zařízení připojených do sítě......................................................51
4.5.4 Offline analýza sítě.......................................................................................53
4.5.5 Online analýza sítě........................................................................................58
5. IDENTIFIKACE ZAŘÍZENÍ V SÍTI............................................................62
5.1 Úvod................................................................................................................62
5.1.1 Konfigurace portu.........................................................................................62
5.1.2 Základní funkce............................................................................................63
5.1.3 Identifikace zařízení v síti.............................................................................64
5.1.4 Odesílání rámců............................................................................................65
5.1.5 Další funkce programu.................................................................................65
6. ZÁVĚR.............................................................................................................67
7. POUŽITÁ LITERATURA.............................................................................69
8. SEZNAM PŘÍLOH.........................................................................................70