基于SoPC的嵌入式融合网络平台及其管理软件研究

摘要

网络化的嵌入式系统应用非常广泛，在工业控制、医疗、运输、航空等领域都有极其重要的作用。基于SoPC的嵌入式系统通常使用以太网通信，虽然以太网在通用性上有极大的优势，但是由于其延迟确定性差、传输协议开销大等缺点，在某些对嵌入式网络性能有特殊要求的应用场合，往往不能满足需求。光纤通道(FC)网络具有延时、效率等方面的突出优点，因此研究在嵌入式平台上融入光纤通道网络具有很好的工程应用价值。
　　本文主要目标是研究基于SoPC的嵌入式融合网络平台及其管理软件。首先，对FC与以太网网络融合进行研究，确定网络融合在FC-2层与IP层进行;其次，实现光纤通道与以太网数据收发软件接口，完成融合网络平台底层数据传输通道;再次，为了对融合网络进行必要的管理及提高计算性能，本文实现了网络管理模块及异构双核计算功能;最后全部完成了基于SoPC的嵌入式融合网络平台的具体设计，构建了专用测试环境并对系统功能和性能做了严格测试。
　　实验结果表明:数据传输速率相比仅使用千兆以太网时有了6倍以上的提高;双核计算及网络管理模块的协议转换、安全认证、消息上报管理等功能的测试结果均达到设计指标。本文研究的基于SoPC的嵌入式融合网络平台及相关技术对复杂嵌入式系统的网络融合与性能提升有很好的参考价值。

目录

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致谢

摘要

插图及附表清单

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外现状

1．3 论文主要内容

2 FC与以太网网络融合研究

2．1 协议模型类比

2．1．1 FC协议与OSI模型层次类比

2．1．2 TCP／IP协议与OSI模型类比

2．1．3 FC与TCP／IP协议层次类比

2．2 数据格式类比

2．2．1 FC协议数据帧格式

2．2．2 TCP／IP协议数据包格式

2．2．3 FC与以太网数据包格式融合

2．3 协议转换表设计

2．3．1 转换表的表项设计

2．3．2 虚拟IP与ID的映射过程

2．4 本章小结

3 融合网络平台方案设计

3．1 功能概述

3．2 硬件方案设计

3．3 软件方案设计

3．3．1 实时操作系统选择

3．3．2 VxWorks开发环境介绍

3．3．3 软件设计总体方案

3．4 模块工作流程

3．5 本章小结

4 融合网络平台软件设计

4．1 以太网数据收发模块

4．1．1 套接字编程相关技术

4．1．2 以太网数据包接收模块

4．1．3 以太网数据包发送模块

4．2 FC数据收发模块

4．2．1 数据发送DMA引擎及原理

4．2．2 数据发送模块

4．2．3 数据接收模块

4．3 大数据包收发

4．4 网络管理模块

4．4．1 以太网／FC协议转换

4．4．2 节点安全认证

4．4．3 消息管理模块

4．5 异构双核计算模块

4．5．1 双核平台的建立

4．5．2 双核数据的交互

4．5．3 双核计算的优化与问题

4．6 本章小结

5 验证与测试结果分析

5．1 测试环境搭建

5．2 融合网络平台性能及功能测试

5．2．1 系统启动测试

5．2．2 底层网络数据链路测试

5．2．3 网络管理功能模块测试

5．2．4 异构双核计算功能测试

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历