基于嵌入式以太网远程终端设备的研究

论文题目: 基于嵌入式以太网远程终端设备的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 检测技术与自动化装置

作者: 闫磊

导师: 郭雨梅

关键词: 嵌入式系统,协议,以太网,单片机

文献来源: 沈阳工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 简要介绍了嵌入式以太网技术产生的背景、定义以及该技术在国内外的发展概况,讨论了嵌入式以太网技术在以信息家电为基础的智能家庭网络和工业智能控制网络这两个领域的应用状况,对应用嵌入式以太网技术的工业智能控制网络和传统的现场总线控制网络进行了分析比较,从而说明了研究嵌入式以太网技术的重要性。针对目前的发展现状,研究总结出实现嵌入式以太网的三种解决方案:32位微处理器运行嵌入式操作系统、采用专用网络协议处理芯片、单片机嵌入TCP/IP协议栈,分析比较了三种方案的各自特点、实现的难易程度等,从而选定单片机嵌入TCP/IP协议栈作为本系统的设计方案。在此基础上提出整个设计方案的总体思想,并对硬件系统和软件系统进行了具体的设计。给出了硬件系统的设计原理框图,着重讨论了硬件系统的核心微控制器C8051F020各个组成部分的具体结构特点和网卡控制芯片RTL8019AS数据发送、接收的工作原理,针对系统的实际应用设计出远程终端的前向数据采集通道。作为设计的难点,重点论述了系统的核心—以太网的TCP/IP通信协议,并对整个TCP/IP协议栈各个层次及所用到的协议ARP、IP、ICMP、TCP、UDP、HTTP进行深入细致的分析,进而结合嵌入式系统的具体应用对各个协议进行不同程度的简化和改进,提出一些设计上的见解,给出协议的工作流程图和相应的软件设计思想。在完成整体设计的基础上,又详细阐述了该系统在供水管网远程监控系统中的实际应用,验证了单片机嵌入TCP/IP协议栈的可行性,给出了实际的应用测试结果。结论中如实指出了嵌入式以太网技术在某些应用领域中存在的实时性、安全性等方面的问题,有待于今后对该技术进行更深入的研究,以进一步拓宽其应用领域。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 嵌入式以太网

1.1.1 嵌入式系统

1.1.2 以太网

1.2 嵌入式以太网的发展过程及研究现状

1.3 课题研究的意义

2 嵌入式以太网系统的实现方法

2.1 32位微处理器运行嵌入式操作系统

2.2 专用网络协议处理芯片

2.3 单片机嵌入TCP／IP协议栈

3 硬件系统结构

3.1 MCU微控制器的选择

3.2 以太网控制芯片的选择

3.2.1 内部结构

3.2.2 内部RAM地址空间分配

3.2.3 I／O地址分配

3.3 硬件电路设计

3.3.1 硬件电路主体结构设计

3.3.2 前向采集通道设计

4 软件系统结构

4.1 系统主程序

4.2 以太网卡驱动程序

4.2.1 RTL8019AS上电初始化

4.2.2 发送模块

4.2.3 接收模块

4.3 TCP／IP协议栈

4.3.1 数据链路层

4.3.2 IP协议软件设计

4.3.3 ARP协议软件设计

4.3.4 ICMP协议软件设计

4.3.5 UDP协议软件设计

4.3.6 TCP协议软件设计

4.3.7 HTTP协议软件设计

5 嵌入式以太网RTU的实际应用

5.1 应用系统分析

5.2 系统结构设置

5.3 上位机监控软件

6 结论

6.1 课题结论

6.2 尚待解决的问题

6.2.1 实时通信服务质量

6.2.2 网络可用性和可恢复性

6.2.3 网络安全性

参考文献

在学研究成果

致谢

发布时间: 2005-07-14

参考文献

[1].双嵌入式以太网技术在变电站自动化系统中的应用研究[D]. 程臣.重庆大学2006
[2].嵌入式以太网技术在现场总线中的应用[D]. 耿雪贞.中国海洋大学2004
[3].嵌入式以太网技术的研究[D]. 孔庆荣.哈尔滨工程大学2008
[4].基于嵌入式以太网的变电站保护测控系统研究[D]. 曹燕.合肥工业大学2007
[5].嵌入式以太网智能测控系统的研究与开发[D]. 黄雄辉.武汉大学2005
[6].变电站自动化系统嵌入式以太网研究[D]. 廖国栋.西南交通大学2006
[7].基于以太网的嵌入式门禁系统设计实现[D]. 胡剑.电子科技大学2011
[8].嵌入式以太网设备接入INTERNET的研究[D]. 潘健.湖南师范大学2008
[9].基于嵌入式以太网的车间设备远程监控系统[D]. 王佳俊.上海交通大学2013
[10].嵌入式以太网在农田信息远程监测系统中的应用[D]. 史会敏.山东大学2013

基于嵌入式以太网远程终端设备的研究

猜你喜欢