基于嵌入式系统的网络技术研究——在船舶网络中传输数据的实现

摘要

随着通讯技术、网络技术和半导体技术的飞速发展，Internet技术正在逐渐向工业控制和嵌入式系统设计领域渗透，实现Internet互联这是当前嵌入式系统发展的热点领域和重要方向。另一方面Internet己成为现代社会最为重要的基础信息设施之一，嵌入式系统中也有必要实现远程控制、参数的网络测量，信息共享等，因此一项重要的技术是嵌入式TCP/IP协议的实现。 论文课题详述了根据系统设备特点采用的8位高性能单片机加精简TCP/IP协议栈接入以太网的方案。从硬件平台和软件平台两方面出发，详细的论述了一个基于μc/os-Ⅱ和 uIP的嵌入式以太网工业控制系统开发平台的设计过程，整个平台系统设计采用了大多数嵌入式系统设备开发的体系结构。硬件方面，设计了一个以51MCU、CP2200网络接口芯片和一些接口电路为核心的网络控制器系统。在软件方面，根据8位单片机本身资源有限的特点，精简了FCP/IP协议族，包括LIDP、ICMP、IP，使之运行在8位单片机上。另外，为了增加系统的可靠性使TCP/IP协议栈更好的运行，课题的程序设计引入了嵌入式实时操作系统μc/os-Ⅱ。并对嵌入式TCP/IP协议栈各层协议的实现、接口函数和数据包的流入流出机制作了详细的介绍。 本论文的研究课题经过几个月的软硬件设计和调试，己实现了最初的设计目标。课题的实现对于众多领域里需要接入Internet的嵌入式设备具有很好的参考价值，它的顺利完成是向其他适用系统移用该技术的良好基础。

目录

文摘

英文文摘

大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2课题的现实意义

1.3嵌入式Internet的国内外研究现状

1.4嵌入式系统及嵌入式Internet的概述

1.4.1嵌入式系统的发展

1.4.2嵌入式系统的应用前景

1.4.4嵌入式系统的定义

第2章系统设计与开发的基础

2.1嵌入式硬件平台

2.2处理器

2.3嵌入式软件平台

2.3.1嵌入式操作系统

2.3.2嵌入式系统的设计流程

第3章嵌入式实时操作系统及实时操作系统μC/OS-Ⅱ

3.1实时操作系统的概述

3.2几个典型嵌入式操作系统介绍

4.2.1 Microsoft WindowS CE简介

3.2.2 NucleuS简介

3.2.3 VxWorks简介

3.3 μ C/OS-Ⅱ作为嵌入式系统开发的好处

3.4 μ C/OS-Ⅱ的系统结构

3.5 μ C/OS-Ⅱ的工作原理及特点

3.5.1任务控制块(OS_TCB)

3.5.2任务调度机制

3.6 μ C/OS-Ⅱ的移植

第4章嵌入式协议栈uIP

4.1嵌入式TCP/IP简介

4.2免费的TCP/IP协议栈——uIP

4.2.1 uIP应用接口

4.2.2 uIP系统接口

4.2.3 uIP实现的协议

第5章系统整体结构和硬件平台的设计

5.1嵌入式系统的总体结构

5.2系统整体结构与实现方案

5.2.1船舶网络的基本框架

5.2.2系统Web服务器结构框架

5.3系统的硬件平台架构

5.3.1单片机的选择

5.3.2单片机及外围接口电路

5.3.3电平转换接口电路

5.4系统的软件平台构架

5.5系统开发工具

第6章嵌入式Web服务器网络接口的实现

6.1嵌入式Web服务器概述

6.2 Web服务器网络接口的实现

6.2.1以太网控制器简介

6.2.2以太网硬件电路设计

6.3 TCP/IP协议栈设计与实现

6.3.1 TCP/IP协议简介

6.3.2数据链路层协议的实现

6.3.3 IP协议的实现

6.3.4 ICMP协议的实现

6.3.5传输层协议的实现

6.4应用层协议的实现

6.5系统的调试结果

6.5.1 ping命令的测试

6.5.2测试结果说明

第7章结论与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

附录PCB板

攻读学位期间公开发表论文

致 谢

研究生履历