數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛地應用于工業(yè)控制等諸多領域,隨著精細化、智能化、多路采集的待測設備和場景越來越多,對采集傳輸系統(tǒng)的能力提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的貨架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)很難滿足特定的需求,而非標準產(chǎn)品的采集系統(tǒng)有很強的針對性,且價格昂貴、結(jié)構(gòu)復雜,難以適用于普遍的采集應用場景。因此,實現(xiàn)一個具備高性能、高靈活性和低成本的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),是當前社會、工業(yè)發(fā)展的迫切需求。隨著集成電路與信息科學技術(shù)的快速發(fā)展,為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的高性能、集成化設計提供了新思路。借助網(wǎng)絡卸載引擎思想,基于FPGA實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的邏輯設計,實現(xiàn)一種具備高傳輸速率、高可靠性、靈活性和低成本的以太網(wǎng)傳輸鏈路。旨在研究基于硬件可編程器件實現(xiàn)軟件協(xié)議硬件化的實施方案,為分布式數(shù)據(jù)采集領域的高速數(shù)據(jù)卸載和傳輸鏈路加速提供一種可行性方案。本文首先結(jié)合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議的功能特點,提出TCP/IP協(xié)議族裁剪方案,只保留保證數(shù)據(jù)高速傳輸和可靠性的必要協(xié)議。采用分層處理、模塊化的設計方法,按照“接收解析-數(shù)據(jù)處理-組幀發(fā)送”的順序,實現(xiàn)了以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議通信的基本功能。在此基礎上,深入研究TCP關鍵技術(shù),在FPGA...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要工作
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)
第2章 以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議
    2.1 TCP/IP協(xié)議族
        2.1.1 TCP/IP協(xié)議
        2.1.2 TCP/IP通信過程
    2.2 硬件TOE技術(shù)
    2.3 TCP/IP硬件協(xié)議棧
        2.3.1 以太網(wǎng)MAC幀
        2.3.2 ARP協(xié)議
        2.3.3 IP協(xié)議
        2.3.4 ICMP協(xié)議
        2.3.5 UDP協(xié)議
        2.3.6 TCP協(xié)議
    2.4 TCP關鍵技術(shù)理論
        2.4.1 滑動窗口
        2.4.2 超時與重傳
        2.4.3 擁塞控制
    2.5 其他重要技術(shù)
        2.5.1 Internet校驗和
        2.5.2 CRC校驗和
        2.5.3 RAM緩存IP核
        2.5.4 千兆以太網(wǎng)接口
    2.6 本章小結(jié)
第3章 TCP/IP硬件協(xié)議棧的研究與設計
    3.1 TCP/IP硬件協(xié)議�？傮w設計
    3.2 MAC接收與解析模塊
    3.3 ARP、IP、ICMP接收模塊
        3.3.1 ARP接收與應答
        3.3.2 IP接收與解析
        3.3.3 ICMP接收與應答
    3.4 UDP設計與實現(xiàn)
        3.4.1 UDP接收解析模塊
        3.4.2 UDP發(fā)送組幀模塊
    3.5 TCP服務器邏輯設計
        3.5.1 TCP服務器狀態(tài)機
        3.5.2 校驗和預計算算法
        3.5.3 超時與重傳控制
        3.5.4 改進擁塞控制算法
        3.5.5 請求應答隊列管理
    3.6 報文封裝與仲裁設計
        3.6.1 CRC32 超前計算算法
        3.6.2 頂層發(fā)送仲裁控制
    3.7 TCP/IP協(xié)議棧綜合結(jié)果
    3.8 本章小結(jié)
第4章 TCP/IP硬件協(xié)議棧的仿真與實現(xiàn)
    4.1 純邏輯TCP/IP協(xié)議棧仿真方法
    4.2 ARP應答仿真與實現(xiàn)
    4.3 ICMP回顯應答仿真與實現(xiàn)
        4.3.1 ICMP接收仿真分析
        4.3.2 ICMP發(fā)送仿真分析
    4.4 UDP功能仿真與實現(xiàn)
    4.5 TCP功能仿真與實現(xiàn)
        4.5.1 TCP連接建立
        4.5.2 TCP數(shù)據(jù)接收與發(fā)送
        4.5.3 TCP超時與重傳
        4.5.4 請求應答隊列管理
    4.6 本章小結(jié)
第5章 系統(tǒng)功能測試與評估
    5.1 硬件測試平臺
    5.2 TCP/IP功能測試
        5.2.1 ARP請求與應答測試
        5.2.2 ICMP回顯請求與應答測試
        5.2.3 UDP傳輸性能測試
        5.2.4 TCP通信基本功能測試
    5.3 TCP性能分析
        5.3.1 TCP超時與重傳功能測試
        5.3.2 TCP擁塞控制功能測試
        5.3.3 TCP最大速率測試
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間取得的研究成果



本文編號：3974964