论文总字数：16851字

摘 要

近年来的科学技术水平在不断进步，自动化技术、通信技术、互联网技术逐渐成为发展的重要对象，相应的越来越多的应用设备与之关联，实时性的应用逐渐成为大众追求的方向，配电自动化系统自上世纪末开始便取得了飞跃性的提升，融合了自动控制技术、串口数据通信技术、电力电子技术、计算机技术等，是一种综合性的信息还礼系统，其中，RTU(remote terminal unit)是电网配电自动化系统中的重要组成部分，对实时系统、驱动的要求提高，不仅要求“快速”，还要求有预测性的响应时间。在实时系统中操作系统起着重要的作用，本文选择一种将源代码完全开放的Unix类操作系统Linux进行101协议接口的设计，这种系统最大的特点就是性价比高、安全性好。

本文首先论述课题研究背景与意义，详细分析了本课题研究的重要性及意义后将内容主要分为Linux系统、101规约、网络协议、软件部分四大模块进行论述。其中，Linux操作系统包括原理、组成、版本、特点、实时特性缺陷、常用命令；101规约包括简介、分类、结构、帧格式、问答过程、实际应用与实现；网络协议包括接入方案、接入要求；软件实现包括软件结构、串行读写的实现、系统人机界面以及系统工作流程，每个模块都进行了详细的展开论述，最终完成了一种基于Linux操作系统下101接口协议的下位机软件运行规约的方法。

关键词：101规约；Linux实时操作系统；串口通信协议

Abstract

In recent years, the level of science and technology has been continuously improved, and automation technology, communication technology, and Internet technology have gradually become important objects of development, and corresponding more and more application devices are associated with it. At the same time that the Internet is in the field of horizontal cargo stations, more and more vertical devices have gradually begun to intervene in the Internet. Real-time applications have gradually become the direction pursued by the public. The distribution automation system has achieved a leap forward since the end of the last century. Automatic is in the field of horizontal cargo stations etc, more and more vertical devices have gradually begun to intervene in the Internet. Among them, RTU (remote terminal unit) is an important part of the power distribution automation system. The requirements for systems and drives increase, not only for "fast", but also for predictable response times. The operating system plays an important role in the real-time system. This article chooses a Unix-like operating system Linux with completely open source code for the design of the 101 protocol interface. The biggest features of this system are high cost performance and good security.

In this article, I will first discuss the background and importance of research on this topic. After analyzing the importance of this topic in detail, the content is divided into four main modules: Linux system, 101 protocol, network protocol and software. At the same time that the Internet is in the field of horizontal cargo stations, more and more vertical devices have gradually begun to intervene in the Internet .Among them, the Linux operating system includes the principle, composition, version, characteristics, real-time feature defects, and common commands; comprehensive information return system the 101 protocol includes introduction, classification, structure, frame format, question and answer process, practical application and implementation; network protocols include access schemes, access Requirements; software implementation includes software structure, serial read and write implementation, system human-machine interface, and system workflow. Each module has been discussed in detail, and a lower-level protocol based on the 101 interface under the Linux operating system has been completed. Method of running software on a computer.

Keywords: 101 protocol; Linux real-time operating system; serial communication protocol

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 课题研究背景与意义 1

1.3 论文研究内容 1

1.4 本文结构 1

第二章 Linux操作系统 3

2.1 Linux操作系统的原理 3

2.1.1 Linux内核 3

2.1.2 Linux原理 3

2.2 Linux操作系统的要求 3

2.3 Linux操作系统的常用发行版 3

2.3.1 Red Hat 3

2.3.2 open SUSE 4

2.3.3 Mandriva 4

2.3.4 Ubuntu 4

2.3.5 Debian 4

2.3.6 Slackware 4

2.4 Linux操作系统的特点 4

2.5 Linux的实时特性 4

2.5.1 Linux的调度问题 4

2.5.2 Linux的进程问题 5

2.5.3 Linux的时间问题 5

2.5.4 Linux的关中断问题 5

2.5.5 Linux的内锁存问题 5

2.6 Linux操作系统的常用命令 6

第三章 101规约 7

3.1规约简要介绍 7

3.1.1 传统规约的分类 7

3.1.2 101规约与传统规约的区别 7

3.1.3规约结构 7

3.2 101规约数据单元帧格式 8

3.3 101规约常见的问答过程 9

3.4传输规则 10

3.5 101规约在数据通信中的实际应用与实现 11

第四章 基于Linux操作系统的101网络协议 12

4.1 接入网络的方案 12

4.1.1 接入网络的要求 12

4.1.2 接入网络的几种方案 12

4.2 网络协议与分层 13

4.2.1 协议分层的意义 13

4.2.2 分层概念模式与原则 13

第五章 Linux系统接入101协议的软件实现 14

5.1 软件结构 14

5.2 串行读写的实现 14

5.3 系统人机界面 14

5.4 系统工作流程 14

总结 16

谢辞 17

参考文献 18

附录 19

第一章 绪论

1.1 引言

现阶段的信息不同于以往，伴随着科学水平的提高、信息技术的不断革新以及经济的持续发展，已经呈现出爆炸式的增长模式，这就意味着用户终端所需要的处理的数据量越来越大，传统的方法已经无法满足。除此之外实时性欲预测性的优势逐渐凸显，计算机技术、通信技术、自动化技术、电力电子技以及消费电子技术的更新换代，其水平在不断提高，意味着实时处理系统技术不断成熟，能够更好地应用于更广阔的范围，这不仅依赖计算机的逻辑结果，还依赖于结果产生的时间。

Linux作为免费且源代码公开的操作系统，有着专业性强、体积小、功耗低、界面简洁、可控性高等优点，许多用户选择将其作为核心操作系统。另外对于硬件支持有很大一部分是系统配置，不同的系统有着不同的要求，Linux的另一大优点就是具备优越的模块结构，能够极大限度的让用户根据自己的机器配置调整安装模块，较少小号系统资源的情况下开发用户界面，目前Linux比较广泛的应用于各种嵌入式的应用，比如手持类设备。

1.2 课题研究背景与意义

上世纪九十年代来，随着科学技术水平的提高，人们不仅满足于外在物质质量，数字化通信、分布控制与信息家电的需求量巨大，电子化成为常态，愈来愈多的电子数据爆炸性增长，嵌入式技术进一步发展，在航天、军事、工业控制、家电、仪器仪表等领域，实时性与预测性占据主要地位。目前的远程数据采集与控制并不能得到很好地应用，主要是因为复杂的计算机设备与现场设备小型化之间的矛盾，通俗来讲嵌入式网络通信是说将网络协议作为嵌入式的一种软件应用，目的是将嵌入式技术与网络协议关联起来从而实现网络接入。要想实现最终目的，必须又较好的互联网技术、应用电子技术、应用通信技术等，现阶段比较好的应用有智能家居、智能pos、电网等，由此可见将操控系统与通信协议结合起来能够发挥他们的长处，为远程数据的传输与控制提供很好的帮助。

1.3 论文研究内容

作为配电自动化系统中重要部分的RTU，不仅融合了计算机技术、自动控制技术、数据通信技术、电力电子技术，而且为之后的信息处理奠定基础，本文在讲述IEC870 -5 - 101规约的基础上，介绍了一种Linux下的下位机软件实现运动规约的方法。

1.4 本文结构

第一章，纵向与横向结合研究课题背景，目的是为下文的研究做铺垫。

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