基于以太网接口的高速记录系统的研究

摘要

高速数据采集是采集和评估雷达回波信号的必要手段。本文设计了利用CPCI总线并且同时具有以太网数据传输接口的高速数据采集系统，将高速数据采集和以太网数据传输结合在一起。 本文的研究工作首先以高速数据采集系统为基础；针对高速数据采集系统的性能，通过高速电路设计的理论知识，并在理论分析的基础上，设计并研制了一套100MSPS、12bit的高速数据采集系统，探讨了高速数据采集系统的设计和实现中的若干技术问题。最后，通过测试表明该数据采集系统采样率可达100MSPS，有效位数达到12位。 以太网络通信经过多年的发展，目前较为常用的以太网通信的传输速率为10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s甚至更高。传输媒介也从最早的同轴电缆，双绞线发展到现在的光纤。以太网在计算机通信的应用中，其协议内容相对复杂，在硬件中实现比较繁琐。本文实现了一种利用成熟的以太网协议的物理层芯片，采用自拟协议的传输方案，并完成了样机的研制，实验证明了该方案具有实现简单，可靠性高的特点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的来源和意义

1.1.1课题来源

1.1.2研究的目的及意义

1.2数据采集系统分类

1.2.1 PC采集系统

1.2.2数据记录器

1.3相关领域国内外现状

1.3.1国内高速采集发展状况

1.3.2国外高速采集发展状况

1.3.3高速采集发展趋势

1.4内容结构及特色

第二章以太网传输的基本理论

2.1 OSI七层参考模型

2.2以太网的体系结构

2.3自拟协议与OSI参考模型及以太网络分层结构的比较

2.4本章小结

第三章系统方案设计

3.1研究内容及主要技术指标

3.1.1研究内容

3.1.2技术指标

3.2硬件系统方案的设计

3.2.1硬件功能要求

3.2.2硬件设计方案的选择

3.2.3系统结构框图

3.3软件系统方案的设计

3.3.1高速采集软件的设计

3.3.2以太网传输软件的设计

3.4本章小结

第四章硬件设计

4.1高频信号传输关键技术设计原则

4.1.1低频率电路与高频电路的区别

4.1.2高频电路设计原则

4.1.3电磁兼容设计原则

4.1.4高速PCB板设计原则

4.2高速采集卡电路设计

4.2.1采集卡控制电路设计

4.2.2信号调理电路设计

4.2.3模数转换电路设计

4.2.4高速数据缓存电路设计

4.2.5数据存储电路设计

4.2.6产生差分采样时钟电路设计

4.3以太网传输电路设计

4.3.1以太网硬件设计

4.3.2其他设计细节

4.4以太网数据传输接口电路设计

4.5硬件电路图设计

4.5.1高速采集卡电路设计

4.5.2以太网传输卡电路设计

4.5.3高速采集卡PCB图设计

4.6本章小结

第五章软件设计

5.1高速采集软件的设计

5.1.1 AD采集控制模块的编写

5.1.2内部软FIFO模块的编写

5.1.3软FIFO收发数模块的编写

5.1.4 AD采集触发模块的编写

5.1.5高速采集软件总体模块

5.2以太网传输TCP/IP协议的设计

5.2.1网络协议层简介

5.2.2以太网分层与TCP/IP封装

5.2.3 RTL8019AS的以太网驱动程序

5.2.4协议的的封装格式及协议的实现

5.2.5单片机监控程序设计及调试

5.3本章小结

第六章软硬件系统调试与性能测试

6.1调试与测试方式

6.2系统调试

6.2.1采集卡硬件调试

6.2.2以太网传输卡调试

6.3性能测试

6.3.1高速采集结果测试

6.3.2以太网传输结果测试

6.4本章小结

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

7.3本章小结

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢