基于SOPC的嵌入式网络数据传输系统的设计与实现

摘要

网络的出现，不可思议地改变了人们的生活习惯和生活模式，使人类社会进入一个新的信息时代。嵌入式技术作为一种新的技术，成为继网络技术之后的又一个热门话题，嵌入式系统凭借其自身具有的优势已经广泛应用于工业监控、消费电子、航空、军事等各个领域。随着嵌入式技术和网络接入技术的飞速发展，使得利用两者之间的结合来实现嵌入式系统接入网络逐渐成为未来发展的一种趋势，嵌入式网络技术有着极其广泛的应用前景。 本文在嵌入式技术和网络技术的基础上设计并实现了基于SOPC（System on a Programmable Chip，可编程片上系统）的嵌入式网络数据传输系统。嵌入式系统与嵌入式TCP/IP网络协议栈的结合是嵌入式系统接入网络的前提。本论文在前人研究的基础上，根据嵌入式实时操作系统μC/OS-II和嵌入式Nichestack TCP/IP Stack 网络协议栈对嵌入式系统的网络接入进行了详细地分析，通过在嵌入式实时操作系统μC/OS-II 上移植Nichestack TCP/IP Stack 网络协议栈，成功地实现了嵌入式网络数据传输系统。本论文完成了以下具体工作：选择Altera公司的EP2C35F672C6 FPGA芯片为核心处理器和SMSC公司的LAN91C111为以太网控制芯片设计了硬件开发平台，包括系统的电源设计，网络接口设计，存储器接口设计，下载配置接口设计等；选用Altera公司的Quartus II 7.2、SOPC Builder、Nios II IDE等开发工具，利用SOPC 技术构建了基于Nios II软核处理器的SOPC 嵌入式网络系统开发平台；嵌入式实时操作系统μC/OS-II 在Nios II 开发平台上的移植；在嵌入式实时操作系统μC/OS-II 上添加Nichestack TCP/IP Stack 网络协议栈，实现网络功能；在硬件平台上实现嵌入式Nichestack TCP/IP Stack 网络数据传输。本论文成功地实现了嵌入式系统的网络接入，测试结果表明本文设计可以达到预期效果。本文设计有效地结合了嵌入式系统的灵活性和网络的便捷性，为以后嵌入式网络技术在工业监控系统、网络通信系统、远程医疗和诊断系统等各个领域的应用提供了有力的技术支持。