基于SOPC的信息家电控制系统研究与设计

摘要

本文对基于SOPC的信息家电控制系统进行了研究。主要内容如下：　　(1)研究了片上可编程系统FPGA以及SOPC的原理和技术。针对现有信息家电系统功能复杂、接口多等问题，采用自顶向下(Top-to-Down)的方法，提出了一种基于SOPC技术的信息家电控制系统方案，并设计了系统的硬件体系结构。　　(2)研究了算法的硬件化处理方法。针对现有软件实现3DES数据加密、解密算法速度慢的缺点，设计了基于Avalon总线的3DES嵌入式软核。　　(3)研究了μClinux嵌入式操作系统的内核机制和内核裁减方法。通过建立μClinux嵌入式操作系统交叉编译开发环境，完成了μClinux在NiosⅡ处理器上的移植，并编写了以太网驱动程序等。　　(4)对信息家电的联网方式及Ethcmct以太网通信协议进行了研究。为了实现动态信息的交换，提出了基于服务器+通用网关接口的网络控制方案；然后，按照此方案设计了系统的应用软件；最后，通过捕获网络通信的数据，验证了方案的合理性。

目录

文摘

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西北工业大学学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明

第一章绪论

1.1引言

1.2信息家电的发展现状

1.3选题背景和意义

1.4论文工作简介

第二章SOPC技术及Nios Ⅱ软核处理器的研究

2.1 SOPC技术

2.1.1 SoC的定义

2.1.2 SoC的设计方法

2.1.3 SOPC的原理与技术

2.2 Nios Ⅱ软核处理器系统

2.2.1概述

2.2.2 Nios Ⅱ处理器核

2.2.3 NiosⅡ系统外围设备库

2.2.4 Avalon片上总线

2.3基于Nios Ⅱ软核处理器的SOPC设计流程

2.3.1 SOPC开发工具

2.3.2 SOPC设计流程

2.4本章小结

第三章SOPC信息家电系统体系结构的研究与实现

3.1信息家电控制系统概述

3.2系统的SOPC设计方案

3.2.1设计方案分析

3.2.2设计方案的比较与选择

3.2.3基于SOPC的信息家电系统结构设计

3.3系统IP核的设计

3.3.1 3DES加密/解密IP核的设计

3.3.2以太网接口IP核的设计

3.4系统测试分析与集成

3.5系统硬件设计

3.5.1 Cyclone系列EP1C12芯片

3.5.2以太网DM9000A接口设计

3.5.3 SDRAM和FLASH接口设计

3.5.4电源、时钟及复位电路设计

3.5.5系统PCB板设计要点

3.6本章小结

第四章 μClinux在信息家电系统上的移植研究

4.1嵌入式操作系统

4.1.1嵌入式操作系统

4.1.2实时操作系统

4.1.3分时系统

4.2 μClinux操作系统

4.2.1 μClinux操作系统的内存管理

4.2.2 μClinux的进程与线程管理

4.2.3 μClinux的文件系统

4.2.4 μClinux的内核加载

4.3基于SOPC的嵌入式μClinux操作系统的移植研究

4.3.1嵌入式μClinux开发环境的建立

4.3.2嵌入式μClinux内核的移植研究

4.3.3嵌入式μClinux驱动程序的结构分析与设计

4.4系统启动Bootloader的开发

4.5本章小结

第五章基于Webserver的信息家电系统软件设计

5.1信息家电系统的软件体系研究

5.1.1信息家电系统的软件设计方案

5.1.2基于SOPC信息家电系统的软件结构研究

5.2嵌入式Web网络协议分析与设计

5.2.1嵌入式TCP/IP协议

5.2.2嵌入式HTTP协议

5.3动态Webserver远程控制软件设计

5.3.1μClinux下Webserver服务器的构建

5.3.2动态Webserver下CGI技术的研究

5.3.3动态Webserver控制软件的设计

5.4系统软件总体测试与分析

5.4.1软件测试环境的建立

5.4.2测试结果分析

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1论文总结

6.2展望

参考文献

作者攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目

致谢