具有以太网接入功能的嵌入式系统的开发

摘要

信息技术的高速发展给人们生活带来了革命性的变化,嵌入式系统进行网络互连的要求也随之产生,嵌入式系统的应用已越来越重视其网络特性.在这种情况下,结合当前嵌入式测控系统的使用现状及以太网的发展趋势,该文提出了一种基于以太网的嵌入式测控系统的设计方案.该方案采用主从式双处理器(单片机+DSP)结构的工作方式,单片机作为主控器件,负责网络协议的处理和外围接口的控制等,充分发挥其控制能力强的特点;DSP作为从处理器,负责数据的采集和处理,充分发挥其数据处理能力强的特点,这样可以大大提高整个嵌入式测控系统的信息处理能力及其网络通信能力,从而促进嵌入式测控系统向更高层次发展.在此方案的基础上,该文设计与实现了嵌入式测控系统的核心部分——网络通信模块,并对其实现过程从以下三个方面进行了较详细的阐述:(1)从系统的设计要求出发,介绍了嵌入式测控系统的整体设计思想,并简单的介绍了网络通信模块与嵌入式测控系统中其它模块的接口电路的设计方法.(2)考虑到嵌入式测控系统工作时的技术需求,如通用性、实时性和多任务管理等,在系统中引入了一个嵌入式实时操作系统,用于管理整个系统,目前已实现网络通信任务的管理.论文对该实时操作系统的特点、工作原理及移植的方法进行了较完整的阐述.(3)为使嵌入式测控系统接入以太网,需要在网络通信模块中实现互联网通信协议的处理功能,这就要求实现TCP/IP协议.论文设计与实现了一个简化的适合于单片机的TCP/IP协议栈,并详细的描述了TCP/IP协议的格式、工作原理及简化的方法与步骤.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1嵌入式设备接入以太网的意义

1.2嵌入式设备接入因特网的技术需求

1.3嵌入式设备接入因特网的技术的发展现状

1.3.1 32/64位高端嵌入式系统实现方案

1.3.2采用嵌入式网关的实现方案

1.3.3利用Scenix网络单片机的实现方案

1.3.4使用简化的TCP/IP的实现方式

1.4论文的目的及作者完成的主要工作

第2章系统的硬件电路设计

2.1系统功能简介及其工作原理

2.2系统硬件电路的设计

2.2.1系统主控模块的设计

2.2.2系统显示模块的设计

2.2.3以太网数据传送模块的设计

2.2.4主从式双处理器系统接口电路的设计

第3章实时操作系统的移植与实现

3.1操作系统

3.1.1操作系统简介

3.1.2操作系统的选择

3.1.3实时操作系统——μC/OS-Ⅱ

3.2 μC/OS-Ⅱ在单片机上的移植与实现

3.2.1μC/OS-Ⅱ的移植

3.2.2μC/OS-Ⅱ的实现

3.3基于μC/OS-Ⅱ的任务创建

3.4 C51使用中应该注意的问题

第4章TCP/IP协议的简化及其实现

4.1 TCP/IP协议简介

4.1.1 TCP/IP协议的体系结构

4.1.2 TCP/IP协议各层的功能

4.1.3 TCP/IP中主要协议及其报文格式

4.1.4 TCP/IP协议的数据传输原理及其传输过程

4.2 TCP/IP协议的简化

4.2.1 TCP协议与UDP协议

4.2.2简化的TCP/IP协议

4.3基于单片机的简化的TCP/IP协议的实现

4.3.1 ARP协议的实现

4.3.2 ICMP协议的实现

4.3.3 IP协议的实现

4.3.4 UDP协议的实现

4.3.5简化的TCP/IP协议的收发流程

第5章系统测试及评价

5.1测试主程序的编写

5.2系统测试及评价

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

附录