Ethernet Over USB的原理及其实现

论文题目: Ethernet Over USB的原理及其实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电路与系统

作者: 胡明

导师: 时龙兴

关键词: 嵌入式,同步

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在手持设备中进行同步一般可以通过各种串口,网卡,红外以及USB接口等。其中,USB以快速、同步、动态连接且价格低廉,越来越受到欢迎。随着USB的广泛应用,在嵌入式Linux系统中越来越多地增加了对USB的支持。随着网络功能的逐渐普及、强大,通常的做法是在底层将USB接口模拟成一个以太网接口,实现基于Ethernet的网络连接。从而在上层进行同步数据,实现文件传输以及文件备份等。涉及的理论就是Ethernet Over USB。2002年初,英特尔公司推出了基于英特尔XScale?技术的新型处理器。英特尔XScale内核是和ARM架构V5TE结构兼容的微处理器。它集成了多种微结构的特点,从而能够完成更高的性能要求。这样用户可以根据自己的需求进行配置,实现自己特定的功能。其内部有USB DEVICE(USBD)的控制器,不需要额外的硬件支持,使得在硬件模块的设计上大大地简化,通过它我们可以将手持产品与PC通过USB连接线进行同步数据,实现文件传输以及文件备份等。根据上面的论述,本课题的研究工作选择基于INTEL XScale PXA255嵌入式处理器的硬件平台,综合嵌入式Linux Kernel 2.4.18的操作系统。工作的主要内容是在底层将USB接口模拟成以太网接口,即在普通的USB接口上传送IP数据包,实现基于Ethernet的网络连接,从而在上层进行数据同步。由于上层的同步工具直接通过FTP协议进行传输数据;而传输层与网络层协议——TCP/IP协议在Linux内核中已经得到很好的支持。因此本课题所要做的工作只需要最底层的实现,即实现USB总线接口的驱动、实现将USB模拟为以太网功能的设备驱动以及实现热插拔的驱动,并提出相应的优化方案及实现。在应用层中实现文件的同步和备份。主要详细分析有介绍了USB1.1协议规范、Ethernet协议、硬件电路设计、驱动中具体进行数据传输的实现、热插拔的实现以及设备方的配置,并提出相应的优化方案及实现。目前,本文所描述的完善和优化的工作已全部完成,并且所移植的USB驱动已经能够在硬件平台上运行起来。经初步测试,该同步功能运行稳定。未来经过不断地改进和优化,将能够开发出一个高可靠性的数据同步功能。

论文目录:

摘要

Abstract

绪言

1. 课题研究背景

2. 课题主要研究工作

3. 课题主要内容

第一章 Ethernet Over USB 的原理

1.1 Ethernet Over USB 的原理

1.2 Ethernet Over USB 的构架

1.2.1 USB 主机驱动结构

1.2.2 USB 设备驱动结构

第二章 USB 简介

2.1 USB 简述

2.1.1 USB 系统的描述

2.1.2 USB 电气特性

2.1.3 USB 电源

2.1.4 USB 总线协议

2.2 USB 数据流模型

2.2.1 实现者的视图

2.2.2 总线拓朴

2.3 USB 协议层

2.3.1 字段的格式

2.3.2 包格式

2.3.3 USB 的数据传输类型

2.4 USB 的枚举和配置过程

第三章 Ethernet 简介

3.1 Ethernet 的网络结构体系

3.1.1 OSI 参考模型与TCP/IP 参考模型

3.1.2 Ethernet 的体系结构

3.2 媒体访问控制MAC

3.3 Ethernet 的帧结构－MAC 帧

3.3.1 帧的格式

3.3.2 地址字段

第四章 课题研究的平台环境

4.1 硬件环境

4.1.1 硬件框架

4.1.2 PXA255 处理器

4.1.3 ARM 架构

4.2 软件环境

4.2.1 操作系统

4.2.2 编程语言

4.2.3 编译环境

4.2.4 调试环境

第五章 Ethernet Over USB 的设计及实现

5.1 Ethernet Over USB 的硬件设计

5.1.1 PXA255 USBD 控制器

5.1.2 硬件电路设计

5.2 Ethernet Over USB 的软件设计与实现

5.2.1 USB 代码的目录结构

5.2.2 套接字缓冲区

5.2.3 驱动初始化

5.2.4 数据的传输

5.2.5 热插拔的实现

5.3 优化及实现

5.3.1 底层部分处理机制

5.3.2 任务队列( task queue )

5.3.3 具体代码实现

5.4 应用软件层的实现

5.4.1 平台的搭建

5.4.2 同步工具的模型

5.4.3 主机端与设备端的配置

5.4.4 应用层数据的同步

第六章 试验结果与性能测评

总结与展望

致谢

参考文献

附录

在学期间发表的论文清单

发布时间: 2007-03-12

参考文献

• [1].数字喷泉码及分布式文件备份技术研究[D]. 程凯.南京航空航天大学2016
• [2].基于Intel Xscale的USB2.0 Mass Storage类高速设备实现与研究[D]. 黄官立.东南大学2006
• [3].基于PXA255处理器的嵌入式车载系统的研究与应用[D]. 张华东.大连海事大学2007
• [4].基于嵌入式Linux的PDA系统研究[D]. 任乃祥.大连海事大学2007
• [5].基于嵌入式Linux的PDA研究与开发[D]. 李勇.浙江大学2005
• [6].基于ARM9的嵌入式远程监控系统的设计与实现[D]. 吴慧杰.长安大学2012
• [7].基于嵌入式平台的环境异常事件监测[D]. 丁德文.山东师范大学2013
• [8].基于嵌入式无线传输文件系统的研究与设计[D]. 刘显强.电子科技大学2012
• [9].文件备份光盘库I/O调度系统的设计与实现[D]. 王帆.华中科技大学2013
• [10].PXA255处理器USB主机控制功能研究[D]. 李波.昆明理工大学2007

相关论文

• [1].基于USB CDC的虚拟以太网接口研究与设计[D]. 樊荣.华中科技大学2007
• [2].USB-RS232接口转换器设计[D]. 邱罡.电子科技大学2006
• [3].嵌入式USB主机接口的设计[D]. 曹国飞.哈尔滨理工大学2006
• [4].USB技术的嵌入式系统应用研究[D]. 赵艳华.中国海洋大学2006
• [5].基于SEP3203嵌入式微处理器的USB-HOST驱动的设计实现[D]. 俞超.东南大学2006
• [6].基于ARM嵌入式系统的通用Bootloader的设计与实现[D]. 严菊明.东南大学2005
• [7].基于Intel Xscale处理器嵌入式系统的USB数据通信实现和优化[D]. 宣林.东南大学2006
• [8].基于Linux的USB over IP系统设计[D]. 杨勇.华东师范大学2007
• [9].主动、从动USB接口的实现[D]. 曹放.沈阳工业大学2007
• [10].基于Linux的USB网络设备驱动分析及实现技术研究[D]. 张洁.天津大学2004

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