一、基本原理
1、通信方式
目前常见的网络通信方式包括有线网络通信和无线网络通信，有线方式主要包含：RS485，RS232，USB总线，CAN总线，Profibus总线，LonWorks总线，Modbus等，无线方式主要包含：GPRS，3G/4G，WiFi，zigbee，蓝牙等。具体特点见表1和表2。网络通信的传输介质对数据的传输速度、距离都有影响，具体见表3。
在风场网络通信中，由于传输的数据量大，需要保证传输数据的实时性和准确性，要求系统有较高的实时响应性、网络协议兼容性、同步性、快速性、数据完整准确性、账号安全可靠性等。由表1表2和表3可以看出，有线网络的信号稳定性相对较好，具有传输速度快、距离长、安全稳定、损耗小等特点，比无线网络有极大优势，虽然有线网络传输的信号质量和传输距离会受到传输介质影响，但是由于无线网络通过无线介质进行传输，它比有线网络更容易受到攻击，安全性能差，如果有线网络选择好的传输介质做为网络线，可以减小影响。综合考虑，因为多模光纤传输数据量大，速度快，抗干扰能力强，并且其传输距离500m满足要求，在九洲普惠风机塔基顶部到底部通信选择以多模光纤为介质的以太网通信方式。
2、LWIP协议栈
用STM32F407做处理器，通信协议选择了瑞典计算机科学院小型开源的TCP/IP协议栈LWIP。LWIP协议栈是轻量级IP协议，在无操作系统的情况下也可以运行，即采用RAWAPI编程接口完成开发板和电脑之间的TCP通信，而且整个协议栈在运行的过程中占用很小内存，只需十几KB的RAM和40K左右的ROM，使得程序效率高。
TCP/IP中文名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层结构，即网络接口层、网络层、传输层、应用层。每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成本层的需求，即TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，请求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。
二、网络通信方案设计
九洲风机厂针对在风场己有布好的单模光纤环网情况，在该网络基础上，将控制器为STM32F407，具备以太网接口的风机轴承监测设备和具备以太网接口的上位机连接进去，新加入的所有设备不能对现场己有的设备造成干扰。基于LWIP协议栈的多模光纤以太网通信中，STM32F407自带的MAC和网络通信芯片LAN8720组合工作，相当于网络接口层；LWIP协议栈内部完成的工作相当于网络层和传输层；用户根据自己想要的效果而编写的功能相当于应用层。
网络通信硬件搭建中，选择10/100M多模光纤收发器TR-932D做为信号中转设备，含屏蔽层双绞线的网线一端连到九洲风机轴承监测设备的以太网接口，另一端连到TR-932D的以太网接口；两根多模光纤的一端分别连接TR-932D的TX和RX光纤接口，另一端连接到环网交换机上，采用独立的网管不会影响现场其他设备间的通信。
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