应用于混合网络的以太网控制系统设计

发布时间：2023-02-19 12:14

　　随着互联网的不断发展,在SOC片上系统实现网络通信协议已经成为一种趋势。本文的系统设计基于自主设计的SOC板卡实现了一种应用于混合网络的以太网控制系统。混合网络系统将以太网通信与光纤通道网络结合,发挥以太网价格低廉和光纤通道网络传输速率快的优势。本文首先对以太网协议、SOC片上系统、以及uIP协议栈的背景进行了阐述,随后对以太网协议的发展和MAC协议在国内外的研究现状进行了调研,之后针对以太网通信系统涉及的MAC协议和TCP/IP协议作了必要的理论基础介绍。本文基于以太网通信系统的原理,采用软硬件协同设计的方式对其进行系统搭建。硬件电路通过MAC控制器实现以太网协议。MAC控制器主要包含七个功能模块:总线接口模块、数据接收模块、数据发送模块、流量控制模块、MII模块、寄存器模块。此外,本文对MAC控制器与处理器单元之间的AXI总线进行了时序分析。软件部分移植的uIP协议栈,提供了网络协议的上层通信协议部分,并为用户提供了上层应用接口和硬件驱动接口。本设计根据MAC控制器的特性编写了硬件驱动,实现uIP协议栈与MAC控制器的交互,根据系统对节点的控制需求,编写了相应的应用函数。混合网络系...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外发展现状
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本论文的结构安排
第二章 以太网通信网络协议
    2.1 网络模型
    2.2 以太网MAC协议
        2.2.1 以太网帧格式
        2.2.2 以太网半双工模式
        2.2.3 以太网全双工模式
    2.3 TCP/IP协议
    2.4 本章小节
第三章 以太网系统的MAC控制器研究
    3.1 MAC控制器的总体架构
        3.1.1 MII模块
        3.1.2 数据接收模块
        3.1.3 数据发送模块
        3.1.4 流量控制模块
        3.1.5 寄存器模块
    3.2 AXI总线协议
        3.2.1 数据通道与总线互联
        3.2.2 通道握手机制
        3.2.3 传输时序
    3.3 本章小节
第四章 uIP协议栈的移植
    4.1 uIP协议栈的架构
    4.2 uIP主程序设计
        4.2.1 uIP程序的初始化
        4.2.2 uIP轮询检测机制
        4.2.3 用户例程
        4.2.4 参数设置
    4.3 定时器在uip协议栈中的应用
        4.3.1 私有定时器中断
        4.3.2 定时器中断
        4.3.3 轮询定时器
    4.4 硬件驱动的编写
        4.4.1 关于硬件初始化配置
        4.4.2 数据包发送函数packet_send()
        4.4.3 数据包接收函数packet_recieve()
    4.5 软硬件数据交互流程
        4.5.1 数据发送流程
        4.5.2 数据接收流程
    4.6 本章小节
第五章 以太网与光纤通道混合网络设计
    5.1 应用于视频传输的混合网络系统设计
    5.2 节点的硬件设计
        5.2.1 SOC板卡设计
        5.2.2 处理系统架构
    5.3 基于节点板卡的视频传输节点硬件实现
        5.3.1 光纤通道硬件实现
        5.3.2 视频通路硬件实现
        5.3.3 以太网通路硬件实现
    5.4 节点板卡基于前后台的软件设计
        5.4.1 前台程序
        5.4.2 后台程序
    5.5 本章小节
第六章 以太网控制系统的验证
    6.1 MAC控制器仿真验证
        6.1.1 数据接收仿真
        6.1.2 数据发送仿真
    6.2 混合网络系统的设计成果
        6.2.1 SOC板卡
        6.2.2 以太网通信连接
    6.3 本章小节
第七章 全文总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3746201