摘 要

随着计算机技术的逐渐提升和信息技术的不断发展，从一开始的286、386、到现在的i3、i5、i7，从一开始的8051到现在的CORTEX-A7(是一款面向尖端应用的复杂程序的处理器^[1])等等，人们性能的需求越来越高，因此计算机的计算力也跟着水涨船高。在工业应用方面，一开始51系列单片机就可以满足当时人们的控制需求。不过随着时间的发展，人们对精度要求越来越高，因此就出现了更快的STM系列等等。然而STM32F1XX系列的主频只有几十MHZ，内存也只有数百K，因此性能更强大的就被研发出来了。

本次毕业设计是要搭建一个基于IMX6UL的Linux工业服务器，IMX6UL作为主机，监听RS485总线上的485设备发送的数据后进行响应。该服务器的应用较为广泛，可以使用在各种工业环境下，例如电厂、工厂等大型工业设施内。

本次毕业设计设计了一款基于Linux系统，IMX6UL的工业服务器，主要是围绕IMX6UL为中心，采用了模块的设计方法。该体系的首要模块有：服务器界面可视化模块、串口通讯模块、232-485转换模块和数据处理模块。主要实现了以下功能：使用者将从设备挂载在485总线上，从设备将数据发送到485总线上，IMX6UL服务器端接收到在485总线上的数据并进行处理后根据不同的从机PLC指令进行不同的处理。服务器界面可视化模块和服务器端的数据处理模块采用了QtCreator软件进行编写和调试，最后通过对每个模块进行的编程和硬件的调试，最后得到了与设计目标一致的程序和作品。

关键词 LINUX；工业服务器；IMX6UL；QtCreator；RS485通信

Abstract

With the gradual improvement of computer technology and the continuous development of information technology, from the beginning of the 286, 386, to the current i3, i5, i7, from the beginning of the 8051 to now CORTEX-A7, etc., the more people's performance needs The higher is, the computer's computing power is also rising. In terms of industrial applications, 51-series microcontrollers can meet the control needs of people at the time. However, with the development of time, people have become more and more demanding on accuracy, and thus a faster STM series has emerged. However, the STM32F1XX series has only tens of MHZ of main frequency and only a few hundred K of memory, so the more powerful ones have been developed.
The graduation design is to build a Linux industrial server based on IMX6UL. IMX6UL acts as a host and responds to the data sent by the 485 device on the RS485 bus. The server is widely used and can be used in various industrial environments such as power plants, factories and other large industrial facilities.
This graduation design has designed an industrial server based on Linux system, IMX6UL, mainly around IMX6UL, adopting the design method of the module. The system's primary modules are: server interface visualization module, serial communication module, 232-485 conversion module and data processing module. Mainly realize the following functions: The user will be mounted from the device on the 485 bus, the slave device sends data to the 485 bus, the IMX6UL server receives the data on the 485 bus and is processed according to different slave PLC instructions Perform different treatments. The server interface visualization module and the server-side data processing module are written and debugged using QtCreator software. Finally, through the programming and hardware debugging of each module, the program and the work that are consistent with the design goal are finally obtained.

Keywords LINUX; industrial server; IMX6UL; QtCreator; RS485 communication

目录

摘要 3

第1章 绪论 6

1.1 工业服务器的背景及意义 6

1.2 工业服务器的现状 6

1.3 设计任务 7

第2章 工业服务器的方案设计 8

2.1 设计的结构分析 8

2.3 本章小结 9

第3章 IMX6UL工业服务器的硬件设计 10

3.1 服务器处理器模块 10

3.2 IMX6UL的内部架构 11

3.3从机PLC模块 11

3.4 RS232-RS485转换模块 12

3.5 本章小结 13

第4章 工业服务器的软件设计 14

4.1 开发工具简介 14

4.2 可视化软件界面的设计 15

4.2.1 可视化界面的编程 17

4.2.2 串口模块的编程 21

4.2.3 发送线程模块的编程 24

4.3 Linux操作系统的配置 26

4.3.1 Linux操作系统简介 26

4.3.2 Linux设备树简介 26

4.3.3 设备树的修改 26

4.4 本章小结 29

第5章 IMX6UL工业服务器的调试 30

5.1 QtCreator调试方法 30

5.2 程序调试中所遇到的问题以及解决方法 30

5.3 三菱协议格式 31

5.4 总体测试过程 32

5.5 本章小结 33

第6章 总结 34

第7章 致谢 35

第1章 绪论

1.1 工业服务器的背景及意义

工业服务器不同于网络服务器，其在采用了运算速度很快的处理器，存贮速率大的内存以外，还具有具有竞争力的架构和于工控机相差不大的可靠能力。这个工业服务器可以应用在工厂里面设备的组网和控制。工业服务器还可以扩展视频采集、模式识别、运动控制甚至还有现在火热的人工智能等模块。

工业服务器的数据处理比普通的工控机更迅捷、传输速率比普通的工控机更高速、模块的拓展能力比普通的工控机更强；其在可靠性、安全性上都有更高的标准，能够在不同的网络协议标准下进行工业服务器和工业设备的组网，因此可以将其软硬件的资源在组网之内共享，能够为客户端提供数据处理、数据库存储、网络通信等拓展服务。这个工业服务器可以与好多个不同的485设备进行同时的通讯，它扮演了整个工业网络的“大脑”的角色。

1.2 工业服务器的现状

服务器市场发展的迅速和科学能力的提升还有人类科学素养的提高，服务器的种类还有产量都有非常多的上升空间、服务器的科学技术水平也水涨船高，中国的服务器行业正在处于市场拓展的快速通道上。目前，本文国企业在服务器行业里面的主要在东部的发达地区、沿海地区。值得一提的是，江苏省的服务器行业占有全国的服务器的服务器企业总数是最多的，达到了30.26%;广东省紧随其后，占有全国服务器企业总数的16.11%；再其次就是浙江省，浙江省的服务器的企业数占全国范围内的服务器企业总数的15.52%。

从市场分布这个角度来看，东部的沿海城市是本文国的服务器行业的市场主要分布区域。此中，据有服务器市场最大的是上海市，占到所有市场比例的74.39%；再之后是江苏省（10.83%）；再之后是广东省（7.5%）。最近又由于机器学习和人工智能开始出现，还有高主频的CPU计算机的发展成熟，高计算力的服务器将持续火爆的状态。

从目前的形式来看，X86架构的服务器仍然处于市场霸主的地位，国内的市场仍然被国内的厂商所生产的服务器所占领，国外的品牌在本地市场遇冷。不光是工业服务器，随着云计算的服务器厂商也如雨后春笋一般出现、智慧城市的建设还有大数据的应用等，势必将再次导致服务器行业的大热。

1.3 设计任务

本次毕业设计设计了一种抗干扰性强、反应迅速、体积小、性价比高的的工业服务器，硬件方面采用了IMX6UL作为服务器端，这种内置高速的主频的处理器，运算速度有 528Mihz,内存有256MB；MAX485芯作为RS232-RS485转换模块的核心；在软件方面，服务器可视化界面的编程还有底层的数据处理模块均采用了QtCreator开发工具进行编写，采用的语言是C ；挂载在总线上的485设备本文采用的是基于STM32F103设计的PLC器件。最后实现了挂载在485总线上的客户端设备和基于IMX6UL实现的服务器的通信。本次毕设就实现了上述功能，从硬件部分设计 、软件编程和最终调试等几方面对其进行详细的说明。

第2章 工业服务器的方案设计

2.1 设计的结构分析

本设计的组成结构如图2-1所示，结构由IMX6UL、液晶显示屏幕模块、232-SR485转换模块、服务器界面可视模块、转换串口模块和处理数据模块等组成。

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