基于FPGA的多协议转换系统的研究与设计
发布时间：2021-07-13 06:16
随着计算机网络技术的飞速发展,无论是工业还是生活场景不再仅仅是物与物相联也不仅仅是人与物相联,万物互联已然是世界发展的趋势,连接的方式依据形式的不同也是复杂的,也就是所讲得传输协议,那么要做到万物互联必将是众多传输协议的融合也就是协议转换,而场景不同所运用到的协议自然不同,那么设计一款可灵活配置适应任何一个多协议的场景数据终端就成了必须完成的任务。本文旨在设计一个基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）的多协议转换架构,使其能够灵活的适用任何一个多协议转换的场景,将多协议融为一体。如今市场上针对协议转换,并没有一个统一的标准,都是以实现功能为目标。协议转换多是基于嵌入式系统,转换协议单一且每个场景必须特别设计,而且其协议转换的功能依靠软件实现,速度较慢。本论文希望依靠FPGA高频率以及高可配置性,设计多协议转换架构。本文旨在设计基于FPGA的多协议转换架构,为此做了以下几个方面的工作。第一,本文对市场上运用最广泛的ZigBee、WIFI、RS485、NB-IOT、以太网、红外线以及蓝牙协议进行了广泛的调研,分析了每种协议的组网形式以及传输原理,特别研究...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究状况
1.3 本文内容和创新点
1.3.1 工作内容
1.3.2 主要创新点
1.4 论文结构
第二章 多协议特性及多协议转换系统结构介绍
2.1 多协议特性
2.1.1 ZigBee协议
2.1.2 WIFI协议
2.1.3 RS485协议
2.1.4 蓝牙
2.1.5 红外线
2.1.6 NB-IOT协议
2.1.7 以太网协议
2.2 几种协议转换方法
2.2.1 基于传统嵌入式系统实现协议转换
2.2.3 基于专用转换芯片的多协议转换
2.2.4 基于FPGA的协议转换
2.3 本章小结
第三章 基于FPGA的多协议转换的体系架构设计
3.1 研究目标分析
3.1.1 需求分析
3.1.2 设计目标
3.2 协议转换的链路层数据分析
3.2.1 链路层数据
3.2.2 时钟及同步问题
3.3 多协议转换系统体系架构设计
3.4 协议类优先级FIFO设计
3.4.1 协议类优先级配置
3.4.2 优先级FIFO轮询
3.5 基于五级流水硬核的协议转换
3.5.1 数据转换总体架构
3.5.2 速率匹配实现方法
3.5.3 转换矩阵
3.5.4 并行流水线
3.6 权重负载输出
3.6.1 权重负载架构
3.6.2 动态权值
3.7 本章小结
第四章 软件设计与实现
4.1 数据输入缓存
4.1.1 多协议优先级缓存
4.1.2 同协议优先级FIFO
4.2 数据转换
4.3 权重负载输出
4.4 系统总体综合与实现
4.5 系统布局布线
4.6 系统资源与功率
4.7 本章总结
第五章 仿真与实现
5.1 配置信息仿真
5.2 协议类优先级仿真
5.3 协议转换仿真
5.4 权值负载输出仿真
5.5 系统测试
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA和有限状态机的守时系统设计[J]. 曾一凡,吴思琪. 计算机测量与控制. 2014(05)
[2]FPGA设计中状态机稳定问题的研究[J]. 卫一然,甄国涌,单彦虎. 电视技术. 2012(23)
[3]流水线自适应格型联合处理器的FPGA设计[J]. 齐海兵. 微电子学与计算机. 2010(07)
[4]基于预测机制的自适应负载均衡算法[J]. 石磊,何增辉. 计算机应用. 2010(07)
[5]基于CH372的RS485-USB接口转换器设计[J]. 宋丽君,董红政. 中国科技信息. 2009(19)
[6]车用CNG钢瓶定检水压试验合格指标的探讨[J]. 赵勇,夏立荣. 广州化工. 2009(06)
[7]基于PM4351的多媒体E1传输电路设计[J]. 张燕,祝宇鸿,李坤和,王会. 吉林大学学报(信息科学版). 2009(04)
[8]TS流与多路E1协议转换器设计与实现[J]. 潘长勇,韩冰,杜邓宝. 电视技术. 2009(04)
[9]RS232-IIC通信转换卡的设计与实现[J]. 陈发林,曾春年,梁红. 软件导刊. 2009(03)
[10]E1-V.35协议转换器设计实现[J]. 林进超,罗强,李振卿. 中国科技信息. 2008(24)
博士论文
[1]FPGA矩阵计算并行算法与结构[D]. 邬贵明.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]嵌入式多网络协议转换器的研究与设计[D]. 蒋海莉.武汉理工大学 2012
[2]基于IEEE802.3标准的以太网数据帧格式的封装实现[D]. 郭晓宇.北京交通大学 2008
[3]嵌入式多功能接口转换器的设计与实现[D]. 杨紫胜.厦门大学 2007
本文编号：3281523
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究状况
1.3 本文内容和创新点
1.3.1 工作内容
1.3.2 主要创新点
1.4 论文结构
第二章 多协议特性及多协议转换系统结构介绍
2.1 多协议特性
2.1.1 ZigBee协议
2.1.2 WIFI协议
2.1.3 RS485协议
2.1.4 蓝牙
2.1.5 红外线
2.1.6 NB-IOT协议
2.1.7 以太网协议
2.2 几种协议转换方法
2.2.1 基于传统嵌入式系统实现协议转换
2.2.3 基于专用转换芯片的多协议转换
2.2.4 基于FPGA的协议转换
2.3 本章小结
第三章 基于FPGA的多协议转换的体系架构设计
3.1 研究目标分析
3.1.1 需求分析
3.1.2 设计目标
3.2 协议转换的链路层数据分析
3.2.1 链路层数据
3.2.2 时钟及同步问题
3.3 多协议转换系统体系架构设计
3.4 协议类优先级FIFO设计
3.4.1 协议类优先级配置
3.4.2 优先级FIFO轮询
3.5 基于五级流水硬核的协议转换
3.5.1 数据转换总体架构
3.5.2 速率匹配实现方法
3.5.3 转换矩阵
3.5.4 并行流水线
3.6 权重负载输出
3.6.1 权重负载架构
3.6.2 动态权值
3.7 本章小结
第四章 软件设计与实现
4.1 数据输入缓存
4.1.1 多协议优先级缓存
4.1.2 同协议优先级FIFO
4.2 数据转换
4.3 权重负载输出
4.4 系统总体综合与实现
4.5 系统布局布线
4.6 系统资源与功率
4.7 本章总结
第五章 仿真与实现
5.1 配置信息仿真
5.2 协议类优先级仿真
5.3 协议转换仿真
5.4 权值负载输出仿真
5.5 系统测试
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA和有限状态机的守时系统设计[J]. 曾一凡,吴思琪. 计算机测量与控制. 2014(05)
[2]FPGA设计中状态机稳定问题的研究[J]. 卫一然,甄国涌,单彦虎. 电视技术. 2012(23)
[3]流水线自适应格型联合处理器的FPGA设计[J]. 齐海兵. 微电子学与计算机. 2010(07)
[4]基于预测机制的自适应负载均衡算法[J]. 石磊,何增辉. 计算机应用. 2010(07)
[5]基于CH372的RS485-USB接口转换器设计[J]. 宋丽君,董红政. 中国科技信息. 2009(19)
[6]车用CNG钢瓶定检水压试验合格指标的探讨[J]. 赵勇,夏立荣. 广州化工. 2009(06)
[7]基于PM4351的多媒体E1传输电路设计[J]. 张燕,祝宇鸿,李坤和,王会. 吉林大学学报(信息科学版). 2009(04)
[8]TS流与多路E1协议转换器设计与实现[J]. 潘长勇,韩冰,杜邓宝. 电视技术. 2009(04)
[9]RS232-IIC通信转换卡的设计与实现[J]. 陈发林,曾春年,梁红. 软件导刊. 2009(03)
[10]E1-V.35协议转换器设计实现[J]. 林进超,罗强,李振卿. 中国科技信息. 2008(24)
博士论文
[1]FPGA矩阵计算并行算法与结构[D]. 邬贵明.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]嵌入式多网络协议转换器的研究与设计[D]. 蒋海莉.武汉理工大学 2012
[2]基于IEEE802.3标准的以太网数据帧格式的封装实现[D]. 郭晓宇.北京交通大学 2008
[3]嵌入式多功能接口转换器的设计与实现[D]. 杨紫胜.厦门大学 2007
本文编号：3281523
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3281523.html
