基于嵌入式系统的E1/以太网桥接器的设计与实现

论文摘要

E1/以太网桥接器是一种实现局域网到广域网E1接口数据双向传输的设备。E1/以太网桥接器大量地应用于电信的数据传输网络当中,但其核心技术一直被国外的通信芯片供应商垄断。本论文的目的是使用通用芯片替代专用芯片实现E1/以太网桥接器。E1/以太网桥接器的核心是以太网模块、HDLC模块、E1模块以及地址管理模块。通过研究,提出了以FPGA实现E1模块,ARM芯片实现以太网模块、HDLC模块与地址管理模块的方案。并对E1模块中E1接收与发送,HDB3/CMI编码,CRC校验,时钟产生与时隙使能的原理与实现进行了研究。并且完成了基于S3C4510B芯片的HDLC接口与以太网接口驱动程序的设计,为了减少数据传输时的拥塞现象,提出了以FIFO为存储结构的数据处理方法。系统采用了基于Hash的地址自动学习与分时管理的方法来实现网桥的地址管理功能,并在ARM系统中进行了实现。整个系统通过protel布板在硬件上得到了实现。针对硬件设计与调试过程中的难点,对Flash以及电路板制作做了研究。测试结果表明,系统方案可行,运行情况良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国外研究现状与发展趋势
• 1.3 主要研究内容和系统方案
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 系统方案
• 第2章 基于FPGA的E1/HDLC协议转换的设计
• 2.1 FPGA开发概述
• 2.2 E1接口特性
• 2.3 E1帧结构
• 2.4 HDB3/CMI编码电路
• 2.5 CRC校验电路
• 2.6 E1发送模块
• 2.7 E1接收模块
• 2.8 时钟产生与时隙使能模块
• 2.9 E1接口保护电路
• 第3章 基于ARM的以太网/HDLC协议转换的设计
• 3.1 ARM开发概述
• 3.2 ARM部分的功能简介
• 3.3 系统引导设计
• 3.3.1 bootload启动分析
• 3.3.2 主程序启动分析
• 3.4 以太网接口驱动
• 3.4.1 以太网接口的初始化
• 3.4.2 以太网接口的接收
• 3.4.3 以太网接口的发送
• 3.5 HDLC接口驱动
• 3.5.1 数据发送的中断处理
• 3.5.2 数据接收
• 3.5.3 数据接收的中断处理
• 3.6 FIFO的建立与数据转存
• 3.7 地址管理
• 第4章 硬件电路的设计与调试
• 4.1 Flash的设计
• 4.2 JTAG的调试
• 4.3 模块调试
• 4.3.1 以太网模块调试
• 4.3.2 HDLC模块调试
• 4.3.3 E1模块调试
• 4.3.4 链路模块调试
• 4.4 原理图的绘制及电路板的制作
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A 网络桥接器
• 附录 B 质检报告
• 附录 C 网桥系统部分源程序
• 攻读学位期间的研究成果