【摘要】：隨著嵌入式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)接口在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛;嵌入式設(shè)備已經(jīng)成功滲透到各個(gè)行業(yè),各種領(lǐng)域,并逐漸朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)通信接口以其在實(shí)時(shí)性、可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化等方面的卓越性能及便于安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單、不受通信距離限制等優(yōu)點(diǎn),已發(fā)展成為一種成熟的技術(shù)。嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口產(chǎn)品更是以低成本,通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和便于維護(hù)等特點(diǎn),得到廣泛的應(yīng)用,然而大部分嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口產(chǎn)品的研究和設(shè)計(jì)都是基于國(guó)外芯片,其自控可控度較低,存在安全隱患。隨著我國(guó)綜合國(guó)力的日漸提升,國(guó)產(chǎn)化芯片的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,特別是在一些特殊行業(yè),對(duì)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的要求越來(lái)越嚴(yán)格。因此,非常有必要采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,進(jìn)行自主可控、性能優(yōu)良的嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì),形成穩(wěn)定可靠的嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口產(chǎn)品,以滿足特殊行業(yè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信的需求。為此,本文梳理了國(guó)內(nèi)外嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的實(shí)現(xiàn)方式,分析了國(guó)內(nèi)外嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和以太網(wǎng)控制器的研究成果。以“自主可控、安全可靠、性能強(qiáng)、功耗低”為原則,基于特殊行業(yè)的應(yīng)用需求,采用了基于國(guó)產(chǎn)FPGA芯片不帶操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案,從根本解決了自主可控度低、存在安全隱患等問(wèn)題。本文基于國(guó)產(chǎn)芯片進(jìn)行了嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口軟/硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),并進(jìn)行了功能性能測(cè)試,達(dá)到了預(yù)期結(jié)果。主要工作包括以下幾部分:1.對(duì)國(guó)內(nèi)外嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了梳理,對(duì)國(guó)內(nèi)外主流的嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和以太網(wǎng)控制器進(jìn)行分析和對(duì)比。2.對(duì)特殊行業(yè)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口應(yīng)用需求進(jìn)行了分析,選擇了基于國(guó)產(chǎn)FPGA芯片SMQ2V6000不帶操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案,進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì),充分利用FPGA的特性,提高產(chǎn)品的性能。3.基于國(guó)產(chǎn)芯片進(jìn)行了嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口硬件設(shè)計(jì)(包括原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)試)和軟件設(shè)計(jì)(主要是ARP、ICMP、UDP和TCP協(xié)議的解析和處理),完成了嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的調(diào)試和測(cè)試,對(duì)下一步工作進(jìn)行了展望。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN915.0
【圖文】：

圖 2-5 DM9000CI 芯片結(jié)構(gòu)框圖DM9000CI 實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)媒體介質(zhì)訪問(wèn)層（MAC）和物理層（PHY）的功能，包括 MAC 數(shù)據(jù)幀的組裝/拆分與收發(fā)、地址識(shí)別、MLT-3 編碼器、CRC 編碼/檢驗(yàn)、接收噪聲抑制、超時(shí)重傳、鏈路完整性測(cè)試、輸出脈沖形成、信號(hào)極性檢測(cè)與糾正等[28]。DM9000CI 占用很少的硬件資源，可以在不改變?cè)O(shè)備其他性能的基礎(chǔ)上給設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)功能[29]。2.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧選擇系統(tǒng)設(shè)計(jì)中網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的難點(diǎn)在于如何使用有限的資源對(duì)信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理達(dá)到速度、效率、成本的最優(yōu)指標(biāo)[30]。嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的本身資源有限，并且其應(yīng)用和功能比較單一，具有較強(qiáng)的針對(duì)性，因此不需要一個(gè)完整的 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組件，只需要實(shí)現(xiàn)與需求相關(guān)的部分協(xié)議，不使用的協(xié)議則不需要支持。本方案嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口采用國(guó)產(chǎn)的 FPGA 和 SOC 芯片實(shí)現(xiàn)管理控制以及協(xié)議解析處理。為充分發(fā)揮國(guó)產(chǎn)芯片的特性，在標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的架構(gòu)和設(shè)

第三章 嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)FPGASMQ2V6000SD[0-15]INTIOW#IOR#CMDDM9000CICS#D[0-7]OWCSOERSTAddr[0-22]IRQ0IRQ1FIRQSOC芯片JW1511圖 3-2 FPGA 連接關(guān)系示意圖FPGA 芯片的電路如圖 3-3 所示。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文置和仿真電路電路選用成都華微的 HWD16P 芯片實(shí)現(xiàn)，用于存儲(chǔ) FPGA 程序 FPGA 程序下載到 PROM 中，F(xiàn)PGA 上電后將自動(dòng)從 PROM 中配置芯片連接如圖 3-4 所示。PROMFPGASMQ2V6000JTAGTCKTDITDOTMS圖 3-4 配置芯片連接示意圖電路如圖 3-5 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 蔣滬生;柴志雷;鐘傳杰;;FPGA中網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧的裁剪及其全硬件實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2013年09期

2 徐洪建;;基于DM9000A的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2012年12期

3 胡冠敏;徐志軍;許廣杰;;基于FPGA的硬件協(xié)議棧精簡(jiǎn)實(shí)現(xiàn)[J];軍事通信技術(shù);2011年03期

4 施勇;溫陽(yáng)東;;基于DM9000A的嵌入式以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

5 倪啟彥;石建波;;TMS320C6713與DM9000A的接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2011年04期

6 徐洪波,俞承芳;基于FPGA的以太網(wǎng)MAC子層協(xié)議設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J];復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年01期

本文編號(hào)：2743412