基于以太网接口的场景远程监测装置

论文摘要

随着通讯技术、网络技术和半导体技术的飞速发展,嵌入式技术与网络技术结合的条件已经非常成熟。并且为了提高产品性能,实现家用电器、工业控制装置或仪器、安全监控系统、汽车电子等各种智能设备的远程控制、维护和故障诊断功能,网络化已经成为嵌入式系统发展的一个重要趋势。本文分析和讨论了目前实现嵌入式以太网接口的几种设计方案,结合基于低端的DSP处理器的嵌入式设备的特点,提出一种基于以太网接口的场景远程监测的方案,实现了DSP系统处理数据的远程传输和监测。以太网接口模块主要由8位单片机和CP2200以太网控制器组成,DSP系统只要和以太网接入系统模块中的单片机通过并行通信便可实现DSP整个系统的网络接入功能。由于目前嵌入式系统接入网络的主要困难在于TCP/IP协议栈的实现对于系统资源要求很高,嵌入式系统资源有限,因此在软件实现TCP/IP协议栈的过程中,需要结合具体应用环境对协议栈进行适当的裁减和优化。本文对标准TCP/IP协议进行了合理的简化,实现了基于8位单片机的嵌入式TCP/IP协议栈。在硬件设计方面本文完成了以太网接口电路和DSP与单片机并行通信电路两部分硬件接口电路的设计,并详尽描述了各部分的相互关系及工作原理。软件设计部分则分为DSP与单片机的并行通信程序、以太网接口驱动程序和TCP/IP协议栈程序三部分,本文对每一部分都分章节的做了详细的说明,并给出了程序实现的流程图。最后,文章通过对实验测试结果的分析,证明了本课题所采用的嵌入式网络接入方法可以实现DSP系统与以太网实现互联,从而使实现基于以太网接口的场景远程监测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究目的
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 目前存在的问题
• 1.6 本课题研究内容
• 第二章 嵌入式TCP/IP协议研究
• 2.1 TCP/IP协议概述
• 2.2 TCP/IP协议的选择
• 2.2.1 链路层协议
• 2.2.2 网络层协议
• 2.2.3 传输层协议
• 2.2.4 应用层协议
• 2.3 小结
• 第三章 系统总体硬件设计
• 3.1 嵌入式以太网接口方案的选择
• 3.2 系统总体结构框图
• 3.3 系统结构及工作原理分析
• 3.4 小结
• 第四章 DSP系统模块设计
• 4.1 DSP芯片概述
• 4.2 模块硬件电路设计
• 4.2.1 DSP最小系统电路设计
• 4.2.2 DSP存储空间分配
• 4.3 TMS320VC5416 Bootloader程序设计
• 4.3.1 TMS320VC5416的Bootloader模式
• 4.3.2 FLASH现场编程
• 4.4 小结
• 第五章 HPI主机接口通信模块设计
• 5.1 HPI主机接口设计方案
• 5.1.1 主机的选择
• 5.1.2 主机接口电路设计
• 5.2 主机对HPI8的读写访问
• 5.2.1 HPI8时序匹配
• 5.2.2 HPI8电平匹配
• 5.2.3 HPI8访问延迟
• 5.3 HPI8的初始化
• 5.4 HPI通信程序设计
• 5.5 小结
• 第六章 以太网通信接口模块设计
• 6.1 网络接口控制器芯片简介
• 6.2 CP2200结构原理
• 6.2.1 CP2200简介
• 6.2.2 内部结构原理
• 6.3 以太网接口电路设计
• 6.4 以太网接口驱动程序设计
• 6.4.1 CP2200的初始化
• 6.4.2 CP2200数据帧发送程序
• 6.4.3 CP2200数据帧接收程序
• 6.5 小结
• 第七章 系统测试
• 第八章 结论
• 参考文献
• 附录A 电路原理图
• 在学研究成果
• 致谢