基于SOC的高可靠千兆以太网的设计

论文摘要

随着微电子技术的发展,系统的集成度越来越高,将整个系统集成到单个芯片上成为可能,SOC技术逐渐成为ASIC设计领域的最新发展趋势。SOC技术带来了计算机行业的一场革命,同样也给空间电子系统领域带来了新的发展契机。通过SOC技术的应用,空间电子学设备的体积、重量和功耗大幅度降低,采用SOC技术的各种专用集成电路和采用SOPC技术的各种FPGA已经成为各种空间电子学设备的重要组成部分。针对我国在空间电子系统领域SOC技术应用比较少的现状,本文试图在SOC技术在空间电子系统领域的应用做些探索与尝试。本文选择基于Altera FPGA的Nios II处理器作为开发基础,移植TCP/IP协议栈,编写以太网芯片的驱动程序,完成以太网数据的传输功能。测试结果表明TCP/IP协议的主要部分,比如ARP协议、UDP协议、TCP协议都工作正常,以太网芯片也能够正常收发数据。本文最后对以太网传输速度进行测试,提出提高以太网传输速度的可能的改进方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题意义
• 1.4 研究内容
• 第二章 系统总体设计
• 2.1 总体方案
• 2.2 工作流程
• 2.3 开发平台
• 第三章 千兆以太网协议实现
• 3.1 协议栈选择
• 3.2 ARP 协议
• 3.2.1 协议结构
• 3.2.2 实现函数分析
• 3.3 IP 协议
• 3.3.1 协议结构
• 3.3.2 实现函数分析
• 3.4 ICMP 协议
• 3.4.1 协议介绍
• 3.4.2 实现函数分析
• 3.5 UDP 协议
• 3.5.1 协议介绍
• 3.5.2 实现函数分析
• 3.6 TCP 协议
• 3.6.1 协议介绍
• 3.6.2 协议结构
• 3.6.3 实现函数分析
• 第四章 SOC 接口设计
• 4.1 基本信息定义
• 4.2 性能测试定义
• 4.3 底层接口定义
• 4.4 底层接口实现
• 第五章 软件驱动程序设计
• 5.1 网络接口芯片
• 5.1.1 MAC 层芯片内部存储器的映射
• 5.1.2 MAC 层芯片寄存器
• 5.1.3 物理层芯片寄存器
• 5.2 初始化操作
• 5.3 中断服务程序
• 5.4 数据发送操作
• 5.5 数据接收操作
• 第六章 系统测试与分析
• 6.1 测试内容
• 6.2 测试环境
• 6.2.1 硬件环境
• 6.2.2 软件环境
• 6.3 测试过程
• 6.3.1 网络驱动程序测试
• 6.3.2 协议栈移植测试
• 6.3.3 UDP 及TCP 协议测试
• 6.3.4 网络传输速度测试
• 6.4 测试结果分析
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 已发表学术论文
• 致谢