“一硬,一软,一网,一平台”是智能制造发展的“新四基”。其中,工业网络作为连接硬件、软件和平台的纽带,是数据流动的载体,它通过总线技术、工业以太网技术、工业无线网络技术的协同使用,能够实现工厂内各种设备、控制系统以及信息系统的互联互通。然而,不同设备、系统往往使用不同的接口与通信技术,无法直接进行信息交互,网关作为异构网络连接的关键技术,是产业升级过程中的研究热点之一。本文针对复杂的工业网络环境,设计与实现了一种多输入多输出多协议(Multiple Input Multiple Output Multiple Protocol,MIMOMP)网关,主要研究内容如下:(1)分析了智能制造背景下的工业网络环境及网关现状,研究了网关的功能与设计原理,给出了应用较为广泛的通信技术方案,基于实时系统软件设计方法COMET/RTE建立了MIMOMP网关系统模型,并采用单调速率调度算法RMA对网关系统实时可调度性进行分析。(2)采用软硬件协同设计方法,设计了网关系统的硬件和软件结构。硬件上,选取S3C6410作为核心处理器,集成标准以太网、CAN总线、RS485总线、EtherCAT等有线通信模块,WIFI、4G、ZigBee、NBIot等无线通信模块以及人机交互模块。软件上,采用模块化设计方法,对RS485、CAN、WiFi、以太网的基础通信和协议转换方案进行了设计和实现,使用QT设计并开发了通信参数配置界面,建立了具有良好扩展性和实时性的零拷贝网关模型,并采用内存映射技术予以实现。(3)对网关已完成部分进行功能和性能测试。测试结果表明,MIMOMP网关能够基本满足设计需求,且相较于常规网关具有更低的传输时延。本文面向智能制造下的工业网络,设计了一种具有八种网络接口资源的嵌入式实时网关系统模型。进行了系统实时可调度性分析;采用调用API的方式实现了RS485、CAN、WiFi和以太网的互联互通;建立了低时延、可扩展的零拷贝网关模型;开发了通信参数配置界面。为智能化改造下的异构网络设备连接提供了一种普遍适用的高实时性网关解决方案。