基于DSP嵌入式系统网络通信技术研究

论文摘要

信息技术、网络技术的高速发展和后PC时代的到来，嵌入式系统已广泛渗透到了现代社会的各个方面。随着Internet应用的日益普及，Internet成为信息流通的重要渠道。与此同时，嵌入式设备，作为控制领域的智能终端，对Internet的需求也日益迫切。本文从DSP网络控制智能节点的网络化数字化角度出发，在比较了几种DSP网络化方案的基础上，分析了嵌入式TCP／IP特点，设计了一种基于DSP和公开源码的嵌入式操作系统uC／OS-Ⅱ的网络通信平台，解决了嵌入式设备与Internet的直接信息传输问题。本课题深入研究了TMS320VC5402 DSP和以太网控制器RTL8019AS的结构和工作原理，设计了基于DSP的以太网通信系统硬件平台；考虑到嵌入式系统的通用性、实时性和多任务管理等技术需求，在系统中引入了一个嵌入式实时操作系统——uC／OS-Ⅱ，用于管理整个系统，文中对其特点和移植过程作了较详细的研究和阐述；其次根据嵌入式系统应用领域的要求，并在保证与协议标准兼容的前提下，对标准的TCP／IP协议栈进行了取舍和修改；最后，本文中设计并实现了一个简化的，适用于DSP系统的嵌入式TCP／IP协议，并阐述了其在系统中的具体实现过程。文章在最后指出了本平台尚存在的问题，并分别提出了改进意见和下一步要做的工作。虽然本系统是基于DSP嵌入式平台开发的，但实现过程中建立的模型、处理流程都具有参考性，对其它嵌入式系统的设计有一定的借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 课题的引出
• 1.1.2 嵌入式技术的发展过程
• 1.1.3 嵌入式系统的现状和未来
• 1.1.4 DSP 嵌入式系统的网络化方案
• 1.2 课题的意义及研究内容
• 1.2.1 课题的意义
• 1.2.2 研究内容
• 1.3 论文章节安排
• 第2章 uC/OS-II 嵌入式实时操作系统
• 2.1 嵌入式实时操作系统的特点
• 2.1.1 嵌入式操作系统
• 2.1.2 嵌入式操作系统的特点
• 2.2 uC/OS-II 的选择
• 2.3 uC/OS-II 操作系统的特点
• 2.3.1 uC/OS-II 的临界段管理
• 2.3.2 uC/OS-II 的任务
• 2.3.3 uC/OS-II 任务就绪表及任务调度
• 2.3.4 uC/OS-II 的中断
• 2.3.5 uC/OS-II 的时钟节拍
• 2.3.6 uC/OS-II 任务之间的通信与同步
• 2.4 嵌入式多任务操作系统 uC/OS-II 的移植实现
• 2.4.1 移植的条件和方法
• 2.4.2 uC/OS-II 在 TMS320VC5402上的移植实现
• 2.4.3 移植测试
• 2.5 小结
• 第3章 嵌入式 TCP/IP 协议栈
• 3.1 TCP/IP 协议概述
• 3.2 嵌入式 TCP/IP 协议栈的特点
• 3.3 嵌入式 TCP/IP 协议栈实现
• 3.4 小节
• 第4章 系统硬件设计
• 4.1 系统的总体结构
• 4.2 系统的硬件结构框图
• 4.3 DSP系统硬件设计
• 4.3.1 数字信号处理器 TMS320VC5402
• 4.3.2 电源设计
• 4.3.3 复位电路及时钟单元
• 4.3.4 电平转换
• 4.3.5 存储器扩展
• 4.4 以太网硬件接口设计
• 4.4.1 以太网控制器 RTL8019AS
• 4.4.2 RTL8019AS 与 DSP 的硬件接口电路
• 4.4.3 RTL8019AS 与以太网的硬件接口电路
• 4.5 小节
• 第5章 系统的软件设计与测试
• 5.1 软件总体设计概述
• 5.2 以太网驱动程序开发
• 5.2.1 RTL8019AS 的寄存器结构
• 5.2.2 RTL8019AS 的复位
• 5.2.3 初始化
• 5.2.4 本地 DMA 和远程 DMA
• 5.2.5 RTL8019AS 的环形接收缓冲区
• 5.2.6 接收过程
• 5.2.7 发送过程
• 5.3 嵌入式 TCP/IP 协议栈的设计与实现
• 5.3.1 协议输入处理流程
• 5.3.2 协议输出处理流程
• 5.3.3 网络接口层的实现
• 5.3.4 ARP 协议的设计与实现
• 5.3.5 IP 协议的输入、输出设计与实现
• 5.3.6 UDP 协议的输入、输出设计与实现
• 5.4 嵌入式 TCP/IP 协议栈的测试
• 5.5 小节
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文