基于POE的多节点数据传输的实现

发布时间：2017-05-27 19:18

  本文关键词：基于POE的多节点数据传输的实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文对POE(以太网供电)系统组成、以太网协议、数据包发送接收的机制及其应用的理论分析,通过搭建FPGA中间平台设计实现了一种多节点数据传输的方案。本设计采用以太网作为网络传输方式实现数据的封包发送,利用Altera公司的CycloneⅣ系列芯片EP4CE10E22C8N为系统主控芯片,以POE交换机作为供电设备端提供48V电源。以FPGA的软件平台QuartusⅡ13.1为工具,用Verilog HDL硬件语言编写模块,整个工程采用自顶向下的设计方法,其硬件平台通过自己搭建,采用Modelsim来验证设计结果。本设计总共可以分为两个部分,前半部分为硬件电路设计,选取FPGA主芯片、物理层芯片以及以太网接口电路的设计。物理层芯片通过对比时下最常用的两款芯片最终确定选择DM9000A来完成此部分功能。以太网接口电路有电源时钟设计、芯片配置电路设计、RJ45接口设计采用Altium Designer软件设计原理图和PCB,引入POE交换机扮演供电的角色。后半部分为FPGA软件设计,软件设计中将整体划分为具体的模块:时间节点模块、成帧模块、控制模块。其中控制又细分为初始化、接收、发送、读写配置等模块。最后整个设计都下载到硬件系统上进行验证。实际板级验证是将发送给PC机的数据包通过IPtool工具捕获,将数据包和之前发送的数据对比,虽有一定的丢包率,但基本完成整体传输功能。
【关键词】：POE 以太网 数据帧 FPGA
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.11
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 课题背景与意义8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.3 主要研究内容与本文结构9-11
• 第二章 POE及以太网相关协议11-21
• 2.1 POE简介11-15
• 2.1.1 POE的系统组成12-13
• 2.1.2 POE的两种供电方法13-15
• 2.2 以太网简介15-21
• 2.2.1 以太网MAC层16-17
• 2.2.2 CSMA/CD算法17-18
• 2.2.3 IEEE 802.3 帧结构18-20
• 2.2.4 帧的发送和接收20-21
• 第三章 系统方案设计21-35
• 3.1 系统方案设计21-23
• 3.1.1 设计思想21
• 3.1.2 技术指标21-22
• 3.1.3 整体结构设计22-23
• 3.2 芯片的选取23-29
• 3.2.1 物理层芯片的选取23-26
• 3.2.2 FPGA主芯片的选取26-29
• 3.2.2.1 芯片简介26-27
• 3.2.2.2 芯片的选取27-29
• 3.3 硬件电路设计29-35
• 3.3.1 Altium Designer开发平台简介29
• 3.3.2 以太网电路接口设计29-33
• 3.3.3 POE交换机的引入33-35
• 第四章 FPGA软件设计及验证35-54
• 4.1 FPGA设计流程35-36
• 4.2 整体模块设计36-48
• 4.2.1 时间节点模块37-38
• 4.2.2 成帧模块38-40
• 4.2.3 控制模块40-48
• 4.2.3.1 初始化43-44
• 4.2.3.2 接收模块44-45
• 4.2.3.3 发送模块45-46
• 4.2.3.4 读写配置模块46-48
• 4.3 功能仿真48-54
• 4.3.1 Modelsim仿真48-50
• 4.3.2 板级调试结果50-54
• 第五章 总结与展望54-56
• 5.1 工作总结54
• 5.2 未来展望54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 吴君青,陈卫卫,胡谷雨;物理网络拓扑发现算法的研究与改进[J];北京邮电大学学报;2003年S2期

2 王廷尧;无线以太网性能与供电技术[J];中国数据通信;2005年02期

3 朱晴;吴宁;顾薛平;;基于FPGA的千兆网络数据采集系统设计与实现[J];微型机与应用;2011年21期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 罗剑;基于FPGA和DSP的图像采集与远程传输系统的研究[D];武汉理工大学;2007年

2 屈善新;基于FPGA的GCM加密认证算法的研究与实现[D];北京邮电大学;2010年

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本文编号：400948