基于FPGA的以太网数据传输通道研究与实现

发布时间：2017-09-27 08:31

  本文关键词：基于FPGA的以太网数据传输通道研究与实现

  更多相关文章： FPGA 以太网 数据传输 三模以太网 数据包处理器

【摘要】：随着网络技术的飞速发展,大数据时代下互联网乃至物联网在各行各样的迅速崛起,使得数据传输、尤其是网络数据传输需求不断增大。为此,研究数据传输机制显得尤为重要。目前以太网已广泛应用于通信、传输等领域。由于以太网具有高速、稳定、易实现、价格低廉等特点,因此是实现数据传输的可行方案之一。论文基于Xilinx Virtex-5可编程逻辑器件FPGA平台,利用现有以太网技术,以及在UDP协议上实现可靠传输的FCP协议,整合现有资源,根据系统需求,通过FPGA端和PC端分步设计,最终设计出一套基于FPGA的完整数据传输系统。在FPGA端数据传输系统设计实现中,优化Virtex-5开发板平台上TEMAC三模以太网模块,用于处理底层数据的交互,搭建FPGA端数据包处理器,实现面向应用层的数据包解析任务,并且完成面向用户的管道接口模块,辅助连接测试模块等。在PC主机端,使用Java语言开发对应的模拟客户端,定义数据传输的五个基本函数,底层使用socket套接字与网口交互,通过封装接口,设定基本操作命令,最终完成PC端数据接收和发送任务。文章末尾,在完成FPGA端和PC端数据传输系统后,合并系统并综合测试。使用Wireshark获取网口数据包,通过分析实际传输数据,验证数据传输的可靠性。文件传输使用区分度高、计算速度快的MD5开展验证。测试结果表明基于FPGA的以太网数据传输通道工作正常,能够完成字节、文件传输的功能,数据传输速率较高,能够满足系统设计要求。
【关键词】：FPGA 以太网 数据传输 三模以太网 数据包处理器
【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
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 文章的主要内容和结构安排13-15
• 第二章 以太网技术与FCP协议简介15-21
• 2.1 以太网技术15-17
• 2.1.1 千兆以太网基础简介15
• 2.1.2 OSI参考模型和TCP/IP体系结构15-16
• 2.1.3 IEEE802.3协议16-17
• 2.2 FCP简介17-21
• 2.2.1 FCP网络协议介绍17
• 2.2.2 FCP包结构解析17-19
• 2.2.3 数据包处理器19-21
• 第三章 数据通道的FPGA设计21-35
• 3.1 FPGA端系统概况21
• 3.1.1 开发环境搭建21
• 3.1.2 设计目标与设计原则21
• 3.2 FPGA端总体方案21-23
• 3.2.1 FPGA端的结构与总体方案设计21-22
• 3.2.2 FPGA器件的选择22-23
• 3.3 设计与实现23-33
• 3.3.1 TEMAC模块23-25
• 3.3.2 数据包处理器模块25-29
• 3.3.3 管道接口模块设计29-30
• 3.3.4 用户数据模块30-32
• 3.3.5 辅助调试模块32-33
• 3.4 FPGA端系统的调试33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 数据通道的软件设计35-43
• 4.1 软件系统概况35-36
• 4.1.1 软件开发环境35
• 4.1.2 软件设计要求35-36
• 4.2 软件总体结构与方案设计36
• 4.3 设计与实现36-41
• 4.3.1 socket套接字的调用36-37
• 4.3.2 基本函数定义37-39
• 4.3.3 数据收发实现39-40
• 4.3.4 传输数据预处理40-41
• 4.4 软件系统的调试41-42
• 4.5 本章小结42-43
• 第五章 数据通道的调试和性能测试43-51
• 5.1 测试方案43-44
• 5.2 以太网连接测试44-46
• 5.2.1 开发板指示灯状态44
• 5.2.2 数据包抓包分析44-46
• 5.3 传输系统性能测试46-47
• 5.4 可移植性和可扩展性47-49
• 5.5 本章小结49-51
• 第六章 总结与展望51-53
• 6.1 总结51-52
• 6.2 展望52-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-59
• 作者简介59

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;实现无限制的以太网数据传输——研华最新以太网端口服务器[J];国内外机电一体化技术;2003年05期

2 ;以太网在线供电扩展以太网的技术[J];电信工程技术与标准化;2005年04期

3 ;串行通信和以太网[J];中国安防产品信息;2006年03期

4 何能正;董建云;何岸;;以太网数据包分段传输技术[J];光通信技术;2013年09期

5 王大明,鞠九滨;剑桥环与以太网的互连软件[J];小型微型计算机系统;1988年10期

6 何轩;夏应清;李祥;付晓军;占林松;;基于以太网的嵌入式Web服务器的设计与实现[J];微电子学与计算机;2005年12期

7 习博方,彦军;工业以太网中网络通信技术的研究[J];微计算机信息;2005年02期

8 黄斌;柳杨;;以太网数据中心解决方案[J];数码世界;2006年02期

9 ;创新的以太网产品[J];单片机与嵌入式系统应用;2007年12期

10 李晓明;吕锰;;以太网数据帧的最小长度分析[J];齐齐哈尔大学学报;2008年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 龚雪春;;以太网MAC芯片设计[A];2003中国通信专用集成电路技术及产业发展研讨会论文集[C];2003年

2 倪少强;綦慧;;基于工业以太网的实时监测系统研究[A];第八届工业仪表与自动化学术会议论文集[C];2007年

3 付衍荣;房颖;;基于ENC28J60芯片的以太网接口方案设计[A];2009年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2009年

4 刘明泉;姜波;何培重;;基于RTL8019AS的串口转以太网接口设计[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年

5 张东来;常春;;基于单芯片以太网协议栈的远程环境监测系统[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年

6 杨佳佳;张崇巍;;基于以太网的远程温度控制系统的设计[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会（MCMI'2007）论文集（上册）[C];2007年

7 黄静雯;梁畅;;基于以太网的电厂SCADA系统改造[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年

8 张东来;常春;;基于单芯片以太网协议栈的远程环保监测系统[A];全面建设小康社会：中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集（上）[C];2003年

9 胡俊;王小明;;工业以太网的纳秒级时钟同步技术[A];05'中国自动化产业高峰会议暨中国企业自动化和信息化建设论坛论文集[C];2005年

10 杨德伟;王华;;基于FPGA实现的以太网和E1的协议转换[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 ;25G以太网发展迅猛 五年内或成第二大服务器以太网端口[N];网络世界;2014年

2 闫冰;新技术推动运营商以太网[N];网络世界;2006年

3 ;博科发布100G以太网高密度路由器[N];网络世界;2010年

4 ;以太网数据中心标准制定开始启动[N];网络世界;2008年

5 ;以太网城域MSTP应用发展趋势[N];人民邮电;2005年

6 ;电话线以太网实现宽带[N];网络世界;2002年

7 陈翔;更灵活上城域网[N];中国计算机报;2003年

8 网译;热点：用铜线实现宽带接入[N];计算机世界;2001年

9 电子科技大学 王yN磊;简单嵌入式TCP/IP的实现[N];电子报;2004年

10 本报记者 张建铭;“双塔”支撑二层多业务城域网[N];网络世界;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘闯;嵌入式CAN总线与以太网冗余网关的设计与实现[D];大连海事大学;2016年

2 杜小刚;基于FPGA的以太网数据传输通道研究与实现[D];西安电子科技大学;2015年

3 胡锦;工业以太网与网络控制器[D];浙江大学;2004年

4 亢俊红;以ARM7为内核的CAN-以太网数据转换控制器[D];大连理工大学;2006年

5 袁霏;基于以太网的电子席卡设计[D];南京理工大学;2014年

6 李明剑;基于ARM的以太网转换器的设计与实现[D];大连理工大学;2013年

7 徐兵;串行口与以太网数据传输实现[D];南京理工大学;2005年

8 李美青;分布式架构交换系统中以太网OAM技术的研究与实现[D];西南交通大学;2011年

9 查文静;时间触发网络的调度方法与实时应用任务研究[D];上海交通大学;2015年

10 付凯;多功能可移植性以太网MAC层IP软核的研究设计[D];浙江大学;2007年

，

本文编号：928672