基于DM642和TCP/IP协议的声纳信息传输系统的设计与实现

摘要

目前声纳水下和水上单元的信息交换形式多是采用自行设计的支持PCI总线或其他总线加驱动的硬件系统进行的。这些方法有很大的局限性，比如测试困难、硬件不规范、传输稳定性差等等。因此有必要开发一种对各种声纳水下水面单元的信息传输普遍适用并且能够将DSP等嵌入式系统和Internet方便快捷地连在一起的规范化的声纳信息传输系统。为此本论文结合多波束剖面声纳系统进行了以下的开发和研究工作： 1、硬件平台设计与实现。多波束高精度剖面声纳系统采用两片TMS320DM642并行来完成系统的信号处理和传输任务。因此硬件设计包括两部分，一部分是借助于FPGA逻辑设计，通过主机接口(HPI)实现两片DM642的并行处理；另一部分是利用DM642的以太网控制器外接物理层芯片LXT971A实现网络互连。 2、软件方案论证。结合嵌入式系统的特点和实际需求，提出了嵌入式TCP/IP协议栈，然后分析了其所包含的基本协议，并对各种不同方案进行了比较，阐述了本文选择公开源码的嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ和公开源码的轻量级TCP/IP协议栈1wIP实现方案的原因。 3、软件实现。该部分详细介绍了系统的软件实现和软件测试，软件实现包括两片DM642并行的实现、网络驱动程序的编写、μC/OS-Ⅱ在DM642上的移植、1wIP的移植以及套接字编程；软件测试则包括嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的测试和轻量级TCP/IP协议栈1wIP。 声纳信息传输系统调试通过后，功能达到了预期的指标，先后参加了水池试验、外场水槽试验和海上试验，在所有的试验过程中，声纳信息传输系统平台工作稳定可靠，有力的保障了试验的顺利进行，充分验证了所选方案的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文研究背景及意义

1.2本论文的结构

第2章声纳信息传输系统硬件平台的设计与实现

2.1硬件系统概述

2.2主要芯片资料介绍

2.2.1 TMS320DM642介绍

2.2.2 XC2V1000-5FG256介绍

2.3硬件平台各个模块的设计与实现

2.3.1两片DM642并行的设计与实现

2.3.2硬件的设计与实现

2.4系统软件开发平台

2.4.1 DM642软件开发平台

2.4.2 XC2V1000-5FG256软件开发平台

2.5本章小结

第3章嵌入式TCP/IP协议分析与实现方案的选择

3.1嵌入式TCP/IP协议分析

3.1.1链路层协议

3.1.2网络层协议

3.1.3传输层协议

3.2嵌入式TCP/IP协议栈的选择及实现方案的确定

3.2.1嵌入式TCP/IP软件协议栈实现方案的选择

3.2.2 TI公司提供的DSP/BIOS和NDK的实现方案

3.2.4 μC/OS-Ⅱ和lwIP的实现方案

3.4本章小结

第4章声纳信息传输系统的软件实现与测试

4.1 DM642网络驱动程序的编写

4.1.1 CSL简介

4.1.2网络设备的初始化

4.1.3数据接收发送的实现

4.1.4中断服务程序的编写

4.2μC/OS-Ⅱ的移植

4.2.1 μC/OS-Ⅱ的文件体系结构

4.2.2 μC/OS-Ⅱ的具体移植过程

4.3 lwIP的移植

4.3.1数据类型的定义

4.3.2操作系统相关部分程序的编写

4.4应用程序的编写

4.4.1套接字及网络部分的实现

4.4.2 HPI传输部分程序设计

4.4.3网络传输部分程序设计

4.5系统测试

4.5.1μC/OS-Ⅱ的测试

4.5.2 lwIP协议栈的测试

4.6本章小结

第5章试验研究

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢