用于无损视频高速传输的嵌入式千兆网接入技术研究

论文摘要

随着现代社会的发展,计算机网络技术、通信技术、视频监控等技术都得到了广泛的应用。在视频监控领域,由于自身的局限性,传统计算机和视频卡的技术方案已经不能满足很多场合的应用需求,因此,新的网络视频监控方案应运而生。嵌入式视频网络转换卡以其体积小巧、功耗低、成本低等优势,已成为网络视频监控领域的趋势,具备广阔的市场前景。本文在广泛调研、分析、总结前人研究成果的基础上,以无损视频信号高速传输作为研究背景,经过多种方案的对比,设计了适用于无损视频信号高速传输的千兆网卡转换系统方案。该方案采用当下流行的SOPC技术和嵌入式千兆网技术,为了使视频数据无损高速传输,在硬件上选用Altera公司Cyclone III FPGA芯片、AXIS公司AX88180千兆MAC芯片和Realtek公司RTL8211千兆PHY芯片作为核心部件,构建千兆网络平台,使视频数据不进行任何压缩即可传输,从而达到无损的目的;在软件上选用开源嵌入式网络协议栈LwIP作为网络传输的基础,为了解决网络协议在嵌入式系统上效率较低的问题,结合硬件平台和MAC驱动,对网络协议栈进行了优化。本文还提出了针对该系统的系统测试方案,对系统的功能和性能进行了测试。系统测试结果标明,该系统完全达到最初的设计要求,并满足实际应用的需求。最后,对本文的工作进行了总结,同时还对测试的结果进行了分析,指出进一步提升系统性能的方法和途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容及意义
• 1.4 论文组织结构
• 2 SOC/SOPC 及 Nios Ⅱ 软核技术简介
• 2.1 SOC/SOPC 技术简介
• 2.2 NIOSⅡ 软核技术简介
• 2.3 本章小结
• 3 千兆网卡系统方案设计及硬件平台构建
• 3.1 总体方案设计
• 3.2 系统硬件平台设计
• 3.3 SOPC 系统设计
• 3.4 本章小结
• 4 嵌入式TCP
• 4.1 开源TCP/IP 网络协议栈LWIP 简介
• 4.2 LWIP 协议栈的数据缓冲与内存管理
• 4.3 网络接口定义
• 4.4 嵌入式网络协议IP 处理实现
• 4.5 LWIP 嵌入式网络协议UDP 处理实现
• 4.6 LWIP 嵌入式网络协议TCP 处理实现
• 4.7 MAC 层驱动实现
• 4.8 嵌入式网络协议栈优化
• 4.9 本章小结
• 5 系统测试及结果分析
• 5.1 系统测试方案设计
• 5.2 系统功能测试
• 5.3 系统性能测试
• 5.4 测试结果分析
• 5.5 测试结论
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1： 攻读硕士学位期间主要成果
• 附录2： 相关证明