基于SOPC的嵌入式TCP/IP网络的关键技术研究

摘要

随着计算机网络、通信技术以及多媒体技术的发展，传统的PC机加视频压缩卡的监控系统方案，由于本身的局限性，已不能满足某些应用的要求。目前，嵌入式系统应用于视频监控领域已成为趋势。基于嵌入式技术的网络视频监控系统具有良好的应用与发展前景。 本文在总结分析前人的研究成果的基础上，以视频监控系统为背景，构建了基于SOPC技术的嵌入式TCP／IP网络，并对其关键技术进行了研究。利用A1tera公司的Nios II软核处理器以及SOPC技术构建嵌入式网络硬件平台，然后在此平台上将前端处理过的视频数据打包通过以太网控制芯片DM9000A发送到互联网。 嵌入式系统与TCP／IP协议栈的结合是嵌入式系统接入网络的基础，本文根据μc／os-II和LwIP协议栈对嵌入式系统的网络连接进行了分析和实现。μC／OS-II嵌入式实时操作系统具有开源，内核简单高效，实时性好的优点，广泛应用于嵌入式系统。LwIP是一个比较完备的嵌入式TCP／IP协议栈，具有开源、易移植的优点。通过在 μC／OS-II上移植LwIP，实现嵌入式系统的网络连接。 本文的主要设计内容：选用Altera公司的CycloneII EP2C35 FPGA芯片(内嵌Nios II CPU)为核心处理芯片，并以Altera公司的Quartus II 5.0、Nios II IDE作为开发工具，利用SOPC技术构建嵌入式网络硬件开发平台；DAVICOM公司的高速以太网接口芯片DM9000A控制以太网传输；嵌入式实时操作系统μC／OS-II在Nios II上的移植；在μC／OS-II上实现LwIP协议栈，网络编程；嵌入式TCP／IP网络实现视频数据传输。 此课题应用于基于TCP／IP网络的视频实时监控，涉及到网络通信技术、多媒体技术、视频压缩技术，实现对图像、视频和数据的实时监视和控制，同时包括服务质量的保证，较强的安全性和一定的网络管理功能。整个系统建立在比较完善的Internet基础上，可以充分利用现有的物理网络，具有较强的适应性和延展性。

目录

文摘

英文文摘

论文独创性声明及使用授权声明

第一章绪论

第二章SOC/SOPC技术及NiosII软核处理器简介

第三章系统的构成和硬件平台设计

第四章嵌入式硬件平台上实时操作系统的实现

第五章嵌入式TCP/IP网络协议栈的实现

第六章系统调试和结论

致谢

参考文献

附录：个人成果