本文選題：R~2UDP　切入點(diǎn)：協(xié)議棧　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在安裝尺寸受限且計(jì)算密集的應(yīng)用場(chǎng)合,FPGA平臺(tái)具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。一個(gè)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的IP核可以有效地卸載CPU繁重的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān),其需求日益急迫。由于TCP協(xié)議或可靠UDP協(xié)議的計(jì)算復(fù)雜性過(guò)高,目前尚無(wú)相應(yīng)的FPGA解決方案。業(yè)界現(xiàn)有的UDP協(xié)議棧IP核,因其固有屬性不能保證通信質(zhì)量,無(wú)法滿足需要可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋姸鄳?yīng)用場(chǎng)合,諸如物聯(lián)網(wǎng)Io T節(jié)點(diǎn),工業(yè)控制的分布式數(shù)據(jù)采集應(yīng)用,存儲(chǔ)陣列的i SCSI通道,以及本實(shí)驗(yàn)室提出的可堆疊存儲(chǔ)介質(zhì)陣列方案等。鑒于這些應(yīng)用場(chǎng)景都是主/從(Host/Slave)式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),且節(jié)點(diǎn)屬性都相對(duì)穩(wěn)定,即節(jié)點(diǎn)所擁有的客戶端/服務(wù)器角色在生命周期內(nèi)固定不變,因此可以采用相對(duì)簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議,進(jìn)而分別簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)為IP核部署在集成電路芯片中,作為CPU的功能部件驅(qū)動(dòng)使用,本項(xiàng)目致力于實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。本質(zhì)上,TCP協(xié)議或可靠UDP協(xié)議必須滿足以太網(wǎng)的對(duì)等P2P(Peer to Peer)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),而在主從Host/Slave結(jié)構(gòu)中,服務(wù)器的從節(jié)點(diǎn)角色的屬性始終不會(huì)改變,因此可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)屬性去除協(xié)議棧的那些不必要的部分,大大簡(jiǎn)化后使其易于實(shí)現(xiàn)在FPGA中。本論文認(rèn)真仔細(xì)地分析了TCP協(xié)議和可靠UDP協(xié)議,從協(xié)議棧中分離出相關(guān)于可靠傳輸?shù)牟糠至鞒?并將其劃分為主節(jié)點(diǎn)操作流程、從節(jié)點(diǎn)操作流程以及主/從節(jié)點(diǎn)兼容性的三部分內(nèi)容。其中主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的操作流程,除了前者發(fā)送命令而后者發(fā)送狀態(tài)之外,其余包括數(shù)據(jù)傳輸和校驗(yàn)部分的流程極為相近。在此基礎(chǔ)上,去除相關(guān)主/從節(jié)點(diǎn)兼容性的部分內(nèi)容后,分別提出了主節(jié)點(diǎn)IP核以及從節(jié)點(diǎn)IP核的解決方案,分別部署在客戶端(主機(jī)端)和陣列服務(wù)器(設(shè)備端),形成了簡(jiǎn)化的可靠UDP協(xié)議�！猂~2UDP的基本架構(gòu)。本文設(shè)計(jì)的R~2UDP協(xié)議�？梢詫�(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包在傳輸過(guò)程中的握手連接、漏發(fā)重發(fā)、出錯(cuò)重發(fā)、重復(fù)丟棄、流量控制等保證數(shù)據(jù)可靠性傳輸?shù)墓δ?在對(duì)傳統(tǒng)的可靠UDP協(xié)議的控制機(jī)制的運(yùn)作流程進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)基礎(chǔ)上,進(jìn)一步增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處理的可靠性。R~2UDP協(xié)議棧以TCP/IP網(wǎng)絡(luò)參考模型為基礎(chǔ),在深入分析相關(guān)協(xié)議的基礎(chǔ)上,在FPGA當(dāng)中采用自上而下的層次化和模塊化的設(shè)計(jì)方案,對(duì)網(wǎng)絡(luò)的各層進(jìn)行了模塊化的設(shè)計(jì),物理層和鏈路層通過(guò)以太網(wǎng)控制器與GMII接口和物理層芯片相連,從而實(shí)現(xiàn)物理鏈路上網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送功能。FPGA中的各層協(xié)議模塊彼此獨(dú)立完成本層協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文的封裝和拆封解析工作,由相應(yīng)的校驗(yàn)機(jī)制來(lái)完成傳輸數(shù)據(jù)正確性的檢驗(yàn),由接收端的數(shù)據(jù)包序號(hào)檢測(cè)模塊完成數(shù)據(jù)完整性的檢驗(yàn),由狀態(tài)機(jī)控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理流程的控制,由數(shù)據(jù)通道來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同層次間的傳輸。在此基礎(chǔ)上,本文對(duì)Linux系統(tǒng)下運(yùn)行的UDP/IP協(xié)議作了必要的簡(jiǎn)單修改,給出了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)核功能模塊設(shè)計(jì),可以使傳統(tǒng)CPU作為客戶端訪問(wèn)存儲(chǔ)陣列時(shí),無(wú)縫對(duì)接R~2UDP的設(shè)備端。在FPGA上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)R~2UDP協(xié)議棧,采用Xilinx公司的ISE開發(fā)工具和硬件測(cè)試平臺(tái),經(jīng)過(guò)對(duì)R~2UDP硬件協(xié)議模塊進(jìn)行分層仿真測(cè)試和板級(jí)調(diào)試驗(yàn)證,本文所設(shè)計(jì)的R~2UDP協(xié)議棧可以很好地在FPGA設(shè)備中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸,同時(shí)有效避免了所傳輸數(shù)據(jù)的報(bào)文丟失及數(shù)據(jù)出錯(cuò),達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。
[Abstract]:This paper carefully analyzes TCP protocol and reliable UDP protocol , which can not meet the requirement of reliable data transmission . In essence , TCP protocol or reliable UDP protocol can not meet the requirement of reliable data transmission . In essence , TCP protocol or reliable UDP protocol can realize the function of reliable transmission of data . The verification of the correctness of the transmission data is completed by the corresponding checking mechanism . The data packet sequence number detection module of the receiving end performs the test of the data integrity , the data processing flow control is carried out by the state machine control module , and the data channel is used to realize the transmission of the data between different levels .

【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN915.04;TN791

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 裴朝;李華;馬明禮;;一種嵌入式系統(tǒng)UDPIP協(xié)議棧的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2011年12期

2 李威;殷志堅(jiān);;ZLIP TCP/IP協(xié)議棧在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2013年12期

3 謝雪松,胡長(zhǎng)陽(yáng);基于驅(qū)動(dòng)程序的協(xié)議棧設(shè)計(jì)[J];電子工程師;2000年04期

4 郝京宇,黃建華,賈風(fēng)根;協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)方法[J];計(jì)算機(jī)工程;2004年14期

5 何友鳴,郭凱紅;協(xié)議棧內(nèi)部非阻塞通信的一種實(shí)現(xiàn)策略[J];計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用;2005年08期

6 李偉;;基于協(xié)議棧的移動(dòng)性技術(shù)對(duì)比分析[J];江蘇通信技術(shù);2006年06期

7 王海花;楊斌;;Linux TCP/IP協(xié)議棧的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)[J];云南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年01期

8 宋麗華;張曉彤;王沁;郭艷飛;;嵌入式協(xié)議�？芍貥�(gòu)性分析與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2007年09期

9 李慶江;;基于LwIP協(xié)議棧的嵌入式Web服務(wù)器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J];山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年04期

10 孟浩;;一種通用嵌入式Web服務(wù)器精簡(jiǎn)協(xié)議棧的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];科技資訊;2008年34期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 鄭杰;屈玉貴;趙保華;;嵌入式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織通信協(xié)議棧[A];中國(guó)通信學(xué)會(huì)通信軟件技術(shù)委員會(huì)2009年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 尹澤明;王紅熳;楊放春;;SyncML協(xié)議的研究與軟件實(shí)現(xiàn)[A];第九屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

3 魏振春;石小蘭;韓江洪;李正榮;;嵌入式系統(tǒng)中IPv6協(xié)議棧的研究[A];計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展——全國(guó)第17屆計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2006年

4 王彩蓮;郭志強(qiáng);;嵌入式TCP/IP協(xié)議棧在指揮網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)現(xiàn)[A];AECC專題學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

5 張亞魁;魏臻;劉征宇;;輕量級(jí)嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];全國(guó)第20屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議(CACIS·2009)暨全國(guó)第1屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2009年

6 徐遠(yuǎn)鈿;蘇愛(ài)國(guó);;3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議的研究[A];2003’中國(guó)通信學(xué)會(huì)無(wú)線及移動(dòng)通信委員會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

7 白逸之;李星;;H.323協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)[A];2002海峽兩岸三地?zé)o線科技研討會(huì)論文集[C];2002年

8 趙欣;時(shí)向泉;吳純青;;支持TCP/IP卸載引擎的協(xié)議棧的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];2006年全國(guó)開放式分布與并行計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（三）[C];2006年

9 宋巖;徐皚冬;;ISO11783協(xié)議棧測(cè)試[A];2007'儀表，，自動(dòng)化及先進(jìn)集成技術(shù)大會(huì)論文集（二）[C];2007年

10 韋安;劉國(guó)平;;工業(yè)實(shí)時(shí)TCP/IP協(xié)議棧的研究與開發(fā)[A];第16屆中國(guó)過(guò)程控制學(xué)術(shù)年會(huì)暨第4屆全國(guó)故障診斷與安全性學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前9條

1 ;東軟藍(lán)牙核心協(xié)議棧通過(guò)SIG認(rèn)證[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2002年

2 楊帆;IPv6喜憂參半[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

3 費(fèi)雪;IPv6商用不再縹緲[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2006年

4 東南大學(xué)WAP研究小組;WAP:Internet與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合[N];計(jì)算機(jī)世界;2000年

5 中國(guó)電信股份有限公司北京研究院 強(qiáng)磊;SIP協(xié)議在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)中的廣泛應(yīng)用[N];人民郵電;2006年

6 強(qiáng)磊;下一代網(wǎng)絡(luò)中SIP協(xié)議的應(yīng)用[N];人民郵電;2005年

7 朱坤;WAP技術(shù)你知道多少[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2000年

8 崔亞遠(yuǎn);ZigBee供應(yīng)商 四大領(lǐng)域斗法[N];中國(guó)電子報(bào);2007年

9 本報(bào)記者 楊汛;IVT：藍(lán)牙門外漢到產(chǎn)業(yè)先行者[N];北京日?qǐng)?bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 陳輝;控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信協(xié)議棧可重構(gòu)自組織研究[D];華中科技大學(xué);2011年

2 傅建慶;面向3G-WLAN互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的安全協(xié)議研究[D];浙江大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 熊小琳;WSN輕量級(jí)IP協(xié)議棧的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

2 劉明城;節(jié)點(diǎn)間輕量級(jí)通信協(xié)議棧的設(shè)計(jì)與研究[D];電子科技大學(xué);2015年

3 孟珞珈;基于FPGA的千兆網(wǎng)通信協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

4 鄢遇祥;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧的研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

5 麥棟;基于油田RTU的IPV6協(xié)議設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

6 毛守德;數(shù)字化油田建設(shè)中底層設(shè)備TCP/IP協(xié)議棧的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

7 涂秉磊;嵌入式SIP協(xié)議棧優(yōu)化實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[D];東北大學(xué);2014年

8 吳承;用戶態(tài)IPSec協(xié)議棧的研究與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

9 向仲明;基于MODBUS協(xié)議棧的數(shù)控應(yīng)用軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

10 王加懂;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)協(xié)議棧的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

本文編號(hào)：1675229