嵌入式设备与以太网桥接系统的设计与实现

摘要

目前，互联网应用正从以PC为中心转到以嵌入式设备为中心。由于在工业控制、智能仪器、信息家电等领域应用的许多嵌入式设备，它们的对外通讯接口仍然是可操作性强、可靠性高的串口。因此如何将工业中已经大量应用的带有串口的嵌入式设备接入互联网，就成了一项重要而迫切的研究课题。 本文介绍了桥接系统的设计背景和相关的知识，比较了当前嵌入式设备实现以太网接入方案的优缺点，以IP2022为系统的网络处理器芯片，设计实现了带有RS-485串口的POS机与以太网之间的桥接系统。该系统硬件主要由IP2022网络处理器，RS-485接口电路、以太网接口电路、JTAG接口电路和电源电路等组成；软件主要由主程序模块、初始化模块和数据协议转换模块组成。 本文所实现的桥接系统具有以太网接口功能、RS-485接口功能、看门狗功能、供电状态指示功能、通讯状态指示功能，能够准确地完成以太网和POS机之间的数据传输，可以手动设置系统的IP地址、子网掩码和缺省网关，支持DHCP，可在300～57600bps范围内设置RS-485串口的波特率。 该系统具有体积小，功耗低，外围电路简单，开发周期短，开发成本低的特点。经用户测试，满足设计要求，达到了预期的效果，具有一定的实用价值和市场前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文的背景及研究意义

1.2相关领域的研究现状及进展

1.3本文的主要研究任务

1.4论文内容的总体安排

第二章嵌入式设备与以太网桥接系统的技术基础

2.1 RS-485串行通信接口

2.1.1 RS-485接口的特点

2.1.2 RS-485接口标准

2.1.3 RS-485的数据传输方式

2.2以太网介绍

2.2.1局域网介绍

2.2.2以太网

2.3 TCP/IP协议

2.3.1 TCP/IP协议各层功能介绍

2.3.2 TCP/IP各层协议介绍

2.3.3 TCP/IP协议的数据封装

2.4小结

第三章嵌入式设备与以太网桥接系统的总体设计

3.1桥接系统的功能

3.2桥接系统的性能指标

3.3桥接系统的硬件结构

3.4桥接系统的软件结构

3.5小结

第四章嵌入式设备与以太网桥接系统的硬件设计

4.1 IP2022单片机硬件资源介绍

4.1.1 IP2022单片机的主要性能

4.1.2 IP2022单片机的内部结构

4.1.3 IP2022单片机的引脚功能

4.1.4串化器/解串器(SER/DES)简介

4.2 IP2022最小系统电路设计

4.3 RS-485接口电路设计

4.4以太网接口电路设计

4.5 JTAG接口电路设计

4.6通讯状态指示电路设计

4.7电源电路设计

4.8 ISP/ISD下载线电路设计

4.9桥接系统PCB板的可靠性设计及抗干扰措施

4.10小结

第五章嵌入式设备与以太网桥接系统的软件设计

5.1 IP2022软件开发工具

5.1.1 IP2022软件集成开发环境(IDE)

5.1.2 IP2022软件模块配置工具

5.1.3 IP2022程序下载工具

5.1.4 IP2022程序开发的一般步骤

5.1.5 IP2022软件编译原理

5.2 IP2022常用IP模块介绍

5.3 IPOS应用程序的编写

5.4桥接系统主程序模块

5.5桥接系统初始化模块

5.6桥接系统数据协议转换模块

5.6.1串口数据流→TCP/IP数据包

5.6.2 TCP/IP数据包→串口数据流

5.7桥接系统软件的抗干扰措施

5.8小结

第六章结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文

附录