基于以太网的IEEE1394总线监控与控制的设计与实现

发布时间：2017-05-17 10:14

  本文关键词：基于以太网的IEEE1394总线监控与控制的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：IEEE1394总线以其高带宽,实时性好,在航电系统、视频图像数据传输系统以及家庭互联网络系统中,有着广泛的使用。例如索尼公司在2013年以IEEE1394总线为接口,实现了微机、电视、音响、摄录放一体化,构成了一个标准的家庭网络环境,对人们生活质量带来了极大的改善。但其总线协议结构的复杂性以及在传输线上数据的不透明性,对总线设备的故障诊断、飞行器安全性保障检测、多飞行器之间资源的共享,带来了极大的困难,并且降低了航电系统的可靠性和高效工作性。因此需要一种能够将总线工作透明化,并且可以适当的加以控制的解决方案,以确保总线通信系统的正常,在总线出现故障时,能实时监控并排除故障。本文核心工作就是在上述需求以及结合先前已有工作的基础上,设计了一种基于以太网的具有总线监控和控制功能的系统。系统的主要功能分为两个方面,首先,总线监控功能负责通过本文所设计的发送接口将总线状态以及数据收集,并经过以太网MAC将数据上传到目的主机端。总线状态包括一些总线在工作过程中产生的事件以及状态机状态,总线数据包含了协议中规定的所有类型的协议数据包。主机端以软件形式解析采集到的总线数据,可以实时的观测总线的工作过程,并且可以将采集数据保存起来,便于后期的数据分析;另一方面,总线控制功能负责将总线控制信息封装在以太网包中,应用软件通过以太网MAC将包含总线控制信息的以太网包发送到网络上,然后通过接收接口收集并解析,解析后的控制信息会经过PHY测试模块注入到总线控制节点中,节点会根据不同控制信息,开启不同的测试控制路径,从而实现对总线的控制功能。系统对总线控制的范围大小,主要依靠测试模块对总线功能的测试覆盖程度。通过前期的虚拟平台仿真以及后期对大量监控数据的分析结果来看,本文所设计的总线监控与控制系统通过对协议物理层的监控与控制,实现了对整个协议工作过程的监控与控制。从监控数据中可以解析出,监控结果覆盖到了物理层重要模块的状态机部分工作过程以及总线重要功能的触发。对于物理层控制功能来说,实现了对物理层仲裁器状态机的控制以及PHY寄存器访问的控制。FPGA实现结果达到了设计预期的目的,但仍存在许多不足与缺陷。例如资源占用过多、采集事件内容不足以及控制功能不足等缺陷。只能在IEEE1394总线物理层IP验证项目中起辅助作用,距离实际应用还有差距,因此需要在后期工作中不断的优化与完善。
【关键词】：IEEE1394总线 以太网MAC 总线监控 总线控制
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.11;TP273
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 课题研究背景以及现状15-16
• 1.2 课题研究意义16-17
• 1.3 课题主要工作17
• 1.4 文章的结构17-19
• 第二章 以太网MAC层IP核分析19-25
• 2.1 以太网基本原理19
• 2.2 MAC层IP核分析19-23
• 2.2.1 发送模块20-21
• 2.2.2 接收模块21-22
• 2.2.3 MII、GMII介质无关接口模块22-23
• 2.3 本章小结23-25
• 第三章 IEEE1394协议分析25-41
• 3.1 协议特点及结构划分25-26
• 3.2 事务层26
• 3.3 链路层26-27
• 3.4 物理层27-40
• 3.4.1 仲裁28-37
• 3.4.2 端口37-38
• 3.4.3 PHY-LINK接38-39
• 3.4.4 物理层数据包39
• 3.4.5 PHY寄存器39-40
• 3.4.6 PHY包产生与解码40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 总线监控与控制接口设计41-61
• 4.1 总线监控与控制系统需求分析41-42
• 4.2 总线监控与控制系统构架设计42-43
• 4.3 总线监控接口设计43-56
• 4.3.1 监控原理设计及基本定义43-50
• 4.3.2 发送接口设计50-55
• 4.3.3 跨时钟域问题处理55-56
• 4.4 总线控制接口设计56-60
• 4.4.1 控制流程设计56
• 4.4.2 PHY测试模式原理分析56-58
• 4.4.3 接收接口设计58-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 监控与控制接口功能仿真与FPGA验证61-77
• 5.1 虚拟验证平台61-62
• 5.2 监控与控制功能仿真验证62-67
• 5.2.1 总线监控功能仿真63-66
• 5.2.2 总线控制功能仿真66-67
• 5.3 FPGA验证以及结果分析67-75
• 5.3.1 总线拓扑监控结果分析67-69
• 5.3.2 总线工作过程监控结果分析69-72
• 5.3.3 端口挂起过程监控结果分析72-73
• 5.3.4 端口连接过程监控结果分析73-74
• 5.3.5 总线相位信息监控结果分析74-75
• 5.4 本章小结75-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 附录A 术语说明79-81
• 参考文献81-83
• 致谢83-85
• 作者简介85-86

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