基于网络接口的离散IO模块设计

发布时间：2017-05-02 22:04

  本文关键词：基于网络接口的离散IO模块设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为满足计算机自动测量领域、航空航天测控以及工业自动控制领域对离散信号采集、处理以及驱动输出的需求,本课题设计了一种基于网络接口的离散I/O模块。该模块能够实现96路四种幅值的离散信号输出,驱动外部设备工作;并能采集四种幅值96路通道离散信号,通过网络传输到计算机进行远程控制和显示。本论文采用基于SOPC技术的设计方案,将处理器、存储器、各种接口模块核等系统设计需要的功能模块集成到一个FPGA器件上实现。整个设计以Nios II软核处理器为核心,将SRAM控制器、EPCS控制器、DM9000A控制器、PIO模块、JTAG模块等各种IP核作为外设,来搭建Nios II处理器系统。并在此系统的基础上,实现嵌入式软件部分的开发。整个设计的软件由嵌入式软件和PC端软件两大部分构成,两者通过应答方式相互通信。其中,嵌入式软件设计主要包括网络接口芯片DM9000A驱动程序的移植,服务器端网络通信功能设计以及离散IO模块各功能的算法设计。PC端软件部分重点分析了离散IO模块各个功能的算法,Socket套接字编程算法,以及人机交互界面的设计方法。为保证整个网络通信过程的稳定性和可靠性,此次设计软件部分采用控制码验证机制。该课题创造性的设计了远程修改IP功能,并给出了具体实现思路,同时采用相应算法,灵活获取不同设备IP,实现同一界面控制多个离散IO模块的目的。课题最后,根据设计需求搭建离散IO模块运行的多播网络环境,并对模块的功能进行调试,调试结果表明多个离散IO模块能够在多播网络环境下稳定运行,能够较好完成设计要求的96路通道信号的实时采集、驱动输出以及自检测功能,达到预期目标,由于整个系统采用了模块化的设计方法,极大的增加了系统的通用性和可移植性,对其他类似模块的开发具有参考意义。
【关键词】：SOPC Nios II处理器系统 DM9000A 套接字
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP334.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景与意义9
• 1.2 课题国内外发展现状9-10
• 1.3 本文的研究内容及结构10-13
• 第二章 离散IO模块的总体设计13-23
• 2.1 需求分析13-14
• 2.1.1 离散IO模块工作环境13-14
• 2.1.2 系统需求分析14
• 2.2 硬件设计方案14-18
• 2.2.1 硬件方案概述14-16
• 2.2.2 硬件设计总体框架16-18
• 2.3 软件设计方案18-22
• 2.3.1 软件方案概述18-21
• 2.3.2 软件设计总体框架21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 离散IO模块Nios II处理器系统设计23-32
• 3.1 Nios II处理器系统组成23-24
• 3.2 Nios II处理器系统设计及实现24-31
• 3.2.1 处理器模块设计24-26
• 3.2.2 存储器模块设计26-27
• 3.2.3 外设IP核设计27-29
• 3.2.4 处理器系统属性设计29-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第四章 离散IO模块嵌入式软件设计及实现32-53
• 4.1 嵌入式软件需求分析32
• 4.2 嵌入式网络平台设计及实现32-42
• 4.2.1 嵌入式操作系统与网络协议栈选择32-35
• 4.2.2 DM9000A驱动程序的移植35-41
• 4.2.3 DM9000A驱动程序功能验证41-42
• 4.3 嵌入式应用程序设计及实现42-52
• 4.3.1 整体设计42-43
• 4.3.2 NicheStack协议栈设计及实现43-44
• 4.3.3 嵌入式应用程序算法设计及实现44-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 离散IO模块PC端软件设计及实现53-71
• 5.1 PC端软件整体架构53
• 5.2 Socket网络通信程序设计53-54
• 5.3 功能模块算法设计及实现54-62
• 5.3.1 需求分析55-56
• 5.3.2 初始化功能模块56-57
• 5.3.3 远程更改IP功能模块57-58
• 5.3.4 自检测功能模块58-60
• 5.3.5 采集功能模块60-61
• 5.3.6 驱动输出功能模块61-62
• 5.4 人机界面设计及实现62-69
• 5.4.1 人机界面设计说明62-63
• 5.4.2 人机界面需求分析63-64
• 5.4.3 人机界面算法设计64-69
• 5.5 本章小结69-71
• 第六章 离散IO模块调试及功能验证71-80
• 6.1 调试平台的搭建71-74
• 6.1.1 硬件平台搭建71-72
• 6.1.2 网络多播环境搭建72-74
• 6.2 离散IO模块功能调试与验证74-79
• 6.2.1 远程更改IP功能验证74-76
• 6.2.2 驱动输出功能验证76-78
• 6.2.3 输入功能验证78
• 6.2.4 自检测功能验证78-79
• 6.3 本章小结79-80
• 第七章 总结与展望80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-84
• 硕士期间的研究成果84-85

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 糜峰;基于SOPC的智能仪器多接口程控模块的设计与实现[D];江苏大学;2010年

  本文关键词：基于网络接口的离散IO模块设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：341750