基于以太网的分布式实时信号处理平台研究

摘要

本课题的研究工作是结合导师的横向科研课题“岩石声发射监测系统”展开的。近年来，随着嵌入式技术的不断发展和网络的日益普及，嵌入式系统在性价比与实时性方面有着通用计算机无法比拟的优越性，越来越多的嵌入式系统需要强大的网络支持功能。因此，实时性好、精度高且具有以太网接入功能的嵌入式系统是今后信号处理领域中的研究热点。
　　笔者在查阅大量参考文献的基础上，论述了嵌入式系统与以太网技术的发展和现状，以及嵌入式系统实现网络化的意义，提出了以DSP芯片TMS320VC5509A为核心，以RTL8019AS为网络通信控制器的实时信号处理平台的总体设计方案，为该信号处理平台接入以太网提供了良好的解决方案。
　　本课题的工作就是开发一套具有以太网接入功能的分布式实时信号处理平台。该平台通过简化的TCP/IP协议实现以太网接入，以该平台为节点，用多个这样的节点和上位PC机相结合，并最终形成一个岩石声发射监控系统。该平台主要由TMS320VC5509A主控模块、数据采集模块和以太网通信模块组成等组成。主控模块主要包括电源模块、时钟和手动复位模块、JTAG接口模块和存储器扩展模块等；数据采集模块包括TMS320VC5509A与ADS1278控制逻辑接口、数字接口电路和模拟接口；对于以太网通信模块，在分析了TCP/IP各层协议间的数据流向与处理基础上，进行了代码精简，节约有限的存储空间，实现了以太网的数据接收和发送处理。另外，还增加了MMC/SD卡， USB通讯等功能。
　　经过系统测试，该平台实时性好、通用性强，并且采用模块化设计，具有良好的扩展性，能够满足岩石声发射监测系统对速度和实时处理的要求。该平台具有同步数据采集和以太网接入功能，可以广泛应用于实时信号处理领域。通过本平台的开发为进一步研究，设计高速、实时信号处理系统打下了坚实的基础。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

CONTENTS

1. 绪论

1.1. 本课题的提出

1.2. 国内外发展现状

1.3. 课题方案选择

1.4. 本论文的研究内容

2. 系统硬件设计与实现

2.1. 系统功能简介及其工作原理

2.2. DSP系统主控模块设计

2.3. 数据采集模块的设计

2.4. 以太网通信接口模块

2.5. 本章小结

3. 系统软件设计与实现

3.1 集成开发环境CCS2简介

3.2 系统程序设计

3.3 DSP初始化程序设计

3.4 RTL8019AS驱动程序

3.5 本章小结

4. 嵌入式TCP/IP协议的实现

4.1. TCP/IP协议简介

4.2. 嵌入式以太网数据传输原理及传输流程

4.3. ARP协议实现

4.5. ICMP协议的实现

4.6. UDP协议介绍与实现

4.7. Ping命令

4.8. 嵌入式TCP/IP协议的解决方法

4.9. 本章小结

5. 系统测试

5.1 系统测试

5.2 以太网连通测试

5.3 本章小结

6. 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的成果