嵌入式以太网网卡的设计

嵌入式以太网网卡的设计

一、嵌入式以太网网卡设计(论文文献综述)

葛男男[1](2021)在《面向输电线路巡检的无人机图传系统设计》文中认为针对现有的无人机图传系统难以在功能及性能上皆满足全自主的电力巡检方案需求,结合无人机巡检远距离飞行、负载不宜过重等特性,本文设计了一款面向输电线路巡检的无人机图传系统,具备自主巡检所需功能,满足高清、实时、传输距离远和轻量化的要求。该系统提高了巡检效率,对输电线路巡检的智能化、自动化发展具有重要意义。本文主要工作内容如下:(1)为确保服务器在一键下发起飞指令后,图传系统能够配合无人机完成全自主的线路巡检工作,本文根据实际巡检任务来制定合理严格的巡检任务执行逻辑,并分析图传系统的功能和非功能要求,进而提出面向输电线路巡检的无人机图传系统的总体设计方案,并根据系统总体设计方案选择相应的软硬件平台及通信链路方案。(2)在系统硬件设计方面,考虑到系统的轻量化要求,针对图传系统功能要求选用以太网模块、4G模块、CAN模块、存储模块以及电源模块作为ARM核心板的外围必要电路,对这些模块的关键器件参数进行分析与选型,并完成各模块电路的优化设计。针对关键模块电路干扰问题,设计CAN隔离电路、网络隔离变压器电路,提高了数据传输的可靠性。从叠层设计、器件布局、多层电路板布线三个方面进行PCB电路板的优化设计,从而减小系统的体积、质量,达到轻量化效果。(3)在系统软件设计方面,为了解决系统同一时间处理的任务量及数据量较大问题,在应用层程序设计上采用多线程开发技术,在数据结构上设计环形缓存区,实现了多任务并发执行,提高了系统的响应速度。针对视频流延时的问题,设计基于RTSP流媒体传输协议的视频流传输方案,提高了视频流传输的实时性。针对系统定点拍照时存在受外界干扰而出现图片模糊的问题,设计基于参考模型的滑模控制器,通过控制无人机飞行的稳定性来提高图片拍摄的清晰度。此外,本文进行了Linux操作系统裁剪与移植,Linux设备驱动设计以及应用软件开发,按照巡检任务执行逻辑实现巡检任务和控制指令下发、飞行数据传输、相机控制、定点拍照并上传以及实时视频传输的功能。最后与自主研发的巡检无人机进行现场实际巡检作业,从功能和性能方面验证了本系统的可行性与稳定性。

边晓东[2](2021)在《基于IGH主站的EtherCAT分布式控制系统设计》文中研究说明随着工业自动化的不断发展,以及网络信息化、大数据化、智能化的普及度越来越高,传统的现场总线由于存在传输速度慢、兼容性差和成本高等缺点,已经无法满足现代工业环境的要求。伴随着工业以太网的不断发展,德国Beckhoff公司推出的EtherCAT技术凭借着其数据传输效率高、实时性好、拓扑结构灵活和成本低等特点,已经逐渐被越来越多的工业厂商使用。本文在对工业以太网技术和如何在嵌入式硬件平台上承载Linux操作系统技术深入学习和研究的前提下,使得IGH EtherCAT主站可以运行于嵌入式平台中,研究设计了基于IGH主站的EtherCAT分布式控制系统。首先,在主站设计方面,本文围绕ARM架构的Exynos 4412处理器芯片和100M高速的DM9621以太网控制芯片搭建了安装有Linux操作系统的嵌入式硬件平台,在Linux操作系统上安装了实时性能优越的开源IGH EtherCAT主站,通过QT设计了主站软件界面,完成了对IGH主站的进一步开发,实现了主站和用户之间的交互。然后,在从站设计方面,选用了 LAN9252和ET1100作为本文的从站控制器(ESC),STM32作为从站处理器,搭建了从站以太网模型架构。研究了 EtherCAT数据帧组成、寻址方式、CoE应用层协议和状态机机制等,针对EtherCAT过程数据通信结构,使用了 PDO通信服务,建立了主从站的周期性数据通信。接着,以从站处理器为核心,实现了常规的IO控制功能,并开发了以FPGA为驱动的数据采集模块,以实现本系统的应用性能。最后,在测试方面,通过Wireshark软件对主从站通信数据抓包,以验证该系统数据通信性能,经过验证,整个系统的数据传输延时和抖动均在us级,符合研究预期。随后通过主站界面分别控制IO模块和数据采集模块,发现执行模块均能正常运行并能通过主站界面实现管理和控制功能,其中对数据采集模块采集的数据进行实时波形绘制,发现系统的实时性能以及数据准确度均能达到预期目标。经过多方面测试,本文设计的基于IGH主站的EtherCAT分布式控制系统具有较高的实时性能,达到了预期的目标,为下一步的研究提供了良好的基础。

冯琛[3](2021)在《基于SAR的高性能协议处理引擎技术研究》文中认为高性能嵌入式系统的组成单元主要包括计算、网络和存储,针对日益增长的高速实时数据在线处理需求,本文面向网络和存储领域的协议处理关键技术展开研究,基于软硬件协同处理的拆组包架构,提出了一种高性能协议处理引擎。该引擎可以满足嵌入式系统中实时存储和网络交换的传输协议处理需求,具有很好的应用价值。本文首先对光纤通道协议、用户数据报协议等相关理论进行研究,然后以协议处理关键技术为切入点,结合应用需求设计了SAR(segmentation and reassembly,拆组包)协议处理引擎方案。面向嵌入式系统中实时存储数据的快速处理需求,本文基于SAR协议处理引擎构建了万兆以太网数据通信链路,该通信链路可以响应客户端的数据读取命令,实现实时存储数据的高速分发功能;面向嵌入式系统的网络交换需求,本文基于SAR协议处理引擎构建了光纤通道和万兆以太网链路,并通过软硬件协同完成对光纤通道协议和用户数据报协议的在线快速处理,从而实现网络交换的功能。验证和测试结果表明:客户端可以有效读取实时存储数据,协议处理引擎的最大数据分发速度可以达到1015.87MB/s;网络交换的双链路收发功能完成,协议处理引擎的用户数据报发送通道带宽约为150MB/s,接收通道带宽最大为390MB/s,光纤通道发送带宽最大为509MB/s。

劳凯垚[4](2021)在《面向同步实时控制的可定义以太网系统设计》文中研究表明随着生产力水平的提升,工业以太网的应用越来越广泛,与此同时传统以太网的通信延迟高、可靠性低及容易拥塞丢包等问题也日益突出。本文设计并实现了一种面向同步实时控制的以太网系统,旨在提供一种以太网的改进思路。该以太网系统参考了时间敏感网络中的同步思想以及软件定义网络中的流表转发思想,主要采用了基于IEEE 1588标准的PTP网络时间同步协议以及支持Open Flow协议的Open vSwitch虚拟交换技术,并通过SDN控制器和本地时间触发的形式分别添加动态与静态流表以提升网络性能。本文主要工作包括以下四部分:1)对PTP精确时间同步协议进行分析与建模,根据同步模型对滤波器进行了优化,并将PTP移植到嵌入式系统,点对点的同步精度可达10ns以内;2)基于Xilinx ZYNQ FPGA设计了端节点板卡与上位机,并在逻辑端实现了计时校正模块,为PTP线程提供所需要的计时校正功能以及额外的时间触发功能;3)基于Xilinx ZYNQ FPGA设计了交换节点板卡,并通过定制的Linux系统,实现了PTPd2、Open vSwitch、Open Flow等功能,使交换节点支持时间同步与流表转发。4)对网络时间同步性能、流表控制功能以及通信延迟进行测试,结果显示验证系统单点同步精度约为30ns,SDN控制下的交换机能够降低约77%的链路延迟,而基于时间触发的静态流表在单交换机下能进一步降低约27%的链路延迟。

汤宇航[5](2020)在《基于DSP与千兆以太网技术的多功能数据采集系统的设计与实现》文中研究表明水电能源作为清洁可再生能源,在中国能源结构体系中占有重要地位。随着电力系统的快速发展,大量的水电站投入使用,保障水电机组的安全稳定运行至关重要。水轮发电机组及其调速系统是水电机组的核心,需要对其运行过程进行实时的状态监测和高效的故障诊断。本系统实时采集和处理水轮机调速系统的各项关键参数,以获取调速系统的状态,从而实现状态监测和故障诊断的功能。本文针对水轮机组调速系统的特点和重要参数特征,进行了详细的功能需求分析,设计了具有模拟量信号、频率信号和开关量信号采集和输出功能模块的数据采集监测系统。系统采用TMS320F28335数字信号处理器作为核心处理器,设计了DSP处理器外围电路、调试接口电路和外部SRAM接口电路等硬件电路。采用FPGA器件EP4CE6E22C8N作为系统辅助处理器以拓展系统I/O接口。根据信号采集理论和系统精度要求,对ADC模数转换模块和DAC数模转换模块进行了合理的芯片选型,并设计了相应的调理电路。根据硬件电路的结构特点和DSP程序工程实现的具体要求,开发了各功能模块的软件程序。本系统与上位机的数据交互采用千兆以太网通信技术。系统通过MAC芯片AX88180和PHY芯片RTL8211E实现数据链路层的数据传输,采用uIP极小型协议栈作为TCP/IP协议栈以规范网络层和传输层的网络连接,从而实现了高速稳定的数据通信。本文对设计的系统进行了完整的测试,并根据系统要求对测试数据进行数据分析。测试结果表明系统各模块功能正常且采集速度和精度均符合设计要求,可用于水轮机组调速系统等多种系统的状态监测和故障诊断任务。

孙旭[6](2020)在《基于STM32的TRDP通信模块的研究与开发》文中研究表明近年来我国更是在高铁事业上取得阶段性的进步,“复兴号”列车的正式下线并成功进行商业运营,标志着我国已经拥有完全自主造车的能力,同时代表我国的高铁技术已经走在世界前列。技术的发展离不开铁路装备与设备的更新换代,传统意义上的列车通信网络(TCN,Train Communication Network)已经不能满足如今各种各样纷繁复杂的列车网络服务需求。自2012年国际电工委员会IEC发布了IEC 61375系列协议以后,列车实时数据通信协议(TRDP,Train Real-time Data Protocol)就备受国内外从业者的密切关注。TRDP协议的制定,使得传统TCN网络构架被重新定义,并且引入列车以太网骨干ETB和列车以太网组成网ECN作为新一代TCN的骨干网和组成网[1]。因此基于TRDP的列车通信设备可作为新一代TCN网络的核心,这在很大程度上提升了列车网络通信的效率。本课题在研究列车实时以太网和列车实时数据通信协议发展的基础上,进一步分析了实时数据通信协议TRDP的通信机理,并且重点研究通信过程中的过程数据和消息数据通信模型。课题采用底层驱动移植的方式实现所需要的通信功能,提出一种基于STM32的嵌入式列车以太网实时通信模块的设计方案,重点对CPU核心板进行开发与调试,形成一种以CPU核心板为主,网卡驱动板为辅的主从板通信架构。最后通过实验室陪测设备验证模块的通信功能。在硬件方面,通信模块整体可分为CPU核心板、PC/104-TRDP网卡以及机箱三部分,在以STM32F207ZG芯片为核心的CPU核心板上,完成了各模块电路的设计以及PCB布局,核心板与PC/104-TRDP网卡通过PC104插针连接,在结构设计最优的情况下,选择合适的机箱尺寸,将堆叠的网卡组装成设备;在软件方面,主要对TRDP初始化程序进行设计与移植,介绍了TRDP驱动程序库文件以及PC/104接口相关配置的修改过程,同时对驱动移植的基本操作进行详细阐述;最后将unicap以太网仿真软件与本课题所研究的以太网实时通信模块进行结合,并搭建测试平台进行测试,测试结果表明通信模块的TRDP通信正常。

贾熙[7](2020)在《基于Linux操作系统的列车事件记录仪的设计》文中研究指明伴随城市轨道交通迅速发展,列车设备愈加复杂,设备故障排查难度逐渐增大。列车事件记录仪作为列车安全设备之一,记录列车设备实时运行状态,为列车故障分析以及运营维护提供数据支撑,具有法律依据。针对国外列车设备技术垄断,国内城轨列车事件记录仪记录数据不全面,存储器安全防护不够,数据安全系数不高等方面问题,研究一种软硬件可配置化、具有数据加密算法的列车事件记录仪是具有重要意义的。本文通过分析TCN列车通信网络特点,从列车实际数据源出发采用模块化设计,提出了一种基于Linux嵌入式操作系统的列车事件记录仪整体设计方案,并完成硬件、操作系统、应用软件的设计。在硬件部分采用一块母板和多块子板的方式可根据列车实际情况实现硬件灵活配置,并完成以AM3358为控制核心的主控模块、数字量DI采集模块、模拟量AI采集模块、MVB总线数据采集模块、通信接口模块、电源模块等硬件电路设计。软件部分通过分析列车事件记录仪软件体系特点,选用Linux嵌入式操作系统作为系统平台。本文主要完成软件开发平台的搭建,嵌入式Linux操作系统的开发与移植,MVB、DI等功能模块驱动程序的编写,以及应用主程序及各模块采集子程序设计。针对数据安全、数据完整性问题,本文设计了一种专门运用于列车事件记录仪的ERM-ES加密算法,实现了记录仪数据加密转储功能。在实验室环境下搭建了模拟试验平台,对列车事件记录仪的各模块进行功能性测试验证,试验结果表明事件记录仪在数据采集的基础上可完成数据加密转存功能以及数据完整性验证,从而验证方案的切实可行,满足列车事件记录仪记录数据具有法律依据不容篡改的要求,具有一定的应用推广价值。

曹闯[8](2020)在《面向智能制造领域的MIMOMP网关设计与实现》文中提出“一硬,一软,一网,一平台”是智能制造发展的“新四基”。其中,工业网络作为连接硬件、软件和平台的纽带,是数据流动的载体,它通过总线技术、工业以太网技术、工业无线网络技术的协同使用,能够实现工厂内各种设备、控制系统以及信息系统的互联互通。然而,不同设备、系统往往使用不同的接口与通信技术,无法直接进行信息交互,网关作为异构网络连接的关键技术,是产业升级过程中的研究热点之一。本文针对复杂的工业网络环境,设计与实现了一种多输入多输出多协议(Multiple Input Multiple Output Multiple Protocol,MIMOMP)网关,主要研究内容如下:(1)分析了智能制造背景下的工业网络环境及网关现状,研究了网关的功能与设计原理,给出了应用较为广泛的通信技术方案,基于实时系统软件设计方法COMET/RTE建立了MIMOMP网关系统模型,并采用单调速率调度算法RMA对网关系统实时可调度性进行分析。(2)采用软硬件协同设计方法,设计了网关系统的硬件和软件结构。硬件上,选取S3C6410作为核心处理器,集成标准以太网、CAN总线、RS485总线、EtherCAT等有线通信模块,WIFI、4G、ZigBee、NBIot等无线通信模块以及人机交互模块。软件上,采用模块化设计方法,对RS485、CAN、WiFi、以太网的基础通信和协议转换方案进行了设计和实现,使用QT设计并开发了通信参数配置界面,建立了具有良好扩展性和实时性的零拷贝网关模型,并采用内存映射技术予以实现。(3)对网关已完成部分进行功能和性能测试。测试结果表明,MIMOMP网关能够基本满足设计需求,且相较于常规网关具有更低的传输时延。本文面向智能制造下的工业网络,设计了一种具有八种网络接口资源的嵌入式实时网关系统模型。进行了系统实时可调度性分析;采用调用API的方式实现了RS485、CAN、WiFi和以太网的互联互通;建立了低时延、可扩展的零拷贝网关模型;开发了通信参数配置界面。为智能化改造下的异构网络设备连接提供了一种普遍适用的高实时性网关解决方案。

孙跃祥[9](2020)在《基于ZynQ嵌入式平台的工控通信单元设计与实现》文中进行了进一步梳理随着计算机、通信和工业控制的不断发展,传统现场总线通信单元已被逐渐淘汰,以太网为基础的大容量高速工控通信单元逐步成为现场总线的主流趋势。EtherCAT协议栈以其拓扑结构灵活、可靠性高、开放性好等特点得到了众多厂商的广泛支持。论文在国家重点研发计划"基于工业物联网的智能产线实时故障诊断关键技术研究及应用"项目的支持下,对EtherCAT在智能产线中的应用进行了深入的研究。针对EtherCAT协议栈在Zynq嵌入式平台的应用设计实现了EtherCAT工控通信单元解决方案,成功在Zynq-7000平台上搭建了EtherCAT主站单元,使嵌入式设备能够发送和接收EtherCAT数据帧。相比PC平台,嵌入式平台具备低功耗,体积小,价格便宜等特点,降低了工业成本。论文针对Xilinx Zynq-7000平台用Vivado配置FPGA硬件信息,导出平台硬件描述文件,完成硬件平台的搭建。使用PetaLinux配置外部源码树,基于QEMU仿真设计裁剪Linux系统,调试完成移植到嵌入式实体设备。使用RT实时补丁制作实时操作系统,使Linux成为可抢占的内核,测试操作系统实时性以满足EtherCAT环境需求。阐述EtherCAT协议模型和状态机转换,分析EtherCAT基本原理如拓扑结构、数据帧格式和分布时钟算法等。借助IgH-EtherCAT开源框架使PetaLinux嵌入式系统实现收发EtherCAT数据帧的功能,并完成系统在Zynq-7000系列目标板上的部署。使用IgH开源框架设计应用层程序实现周期性任务及验证该通信单元具备良好的周期抖动性,能够满足大部分嵌入式平台工控通信单元的实时性需求。

王豪[10](2020)在《基于EtherCAT工业以太网与MVB网关的研究与设计》文中研究说明随着列车通信网络(TCN)技术在列车通信领域的发展,TCN已经成为了列车行业发展过程中必不可少的产物,是保证列车控制有效性、安全性及旅客舒适性所必需的部分。然而,随着对网络控制技术的不断深入研究,生产TCN高端产品设备的局限性开始凸显出来,特别是在TCN网关的自主研发和生产上,我们还与国外的先进技术存在一定的差距。因此,研究一种多样化、高性能、低成本、易运维、且具有自主产权的列车通信网关对发展我国列车通信网络技术有着重要意义。同时,近年来工业以太网在控制网络中的优势越来越明显,工业以太网技术与现场总线技术无缝对接,成为了列车网络控制系统新的发展方向。因此,本文研究并设计了一种基于嵌入系统的工业以太网EtherCAT与多功能车辆总线(MVB)的列车通信网关。本文提出了一种EtherCAT与MVB总线数据之间互联互通的方案,实现了EtherCAT与MVB总线数据包的转换。在设计过程中,对EtherCAT-MVB网关的具体实现进行了分析。本文首先详细介绍了MVB总线和EtherCAT工业以太网协议及其工作原理;提出了将智能优化算法应用到工业以太网协议,有效提高了以太网数据报文在链路层的传输率;搭建了列车以太网拓扑网络结构模型,分析了不同扩展网络模型下的性能;提出了基于AM3358为核心处理器的EtherCAT-MVB网关设计方案,将整个网关硬件系统分为多个模块,其中包括嵌入式核心模块、外围电路模块、MVB总线模块,并对外围电路模块进行电路图设计,通过对网关软件的总体设计,实现了EtherCAT与MVB之间数据转发和转换功能;最后对EtherCAT-MVB网关硬件系统进行通信测试,分别对EtherCAT模块和MVB模块进行数据通信测试,验证了方案的可行性和合理性。

二、嵌入式以太网网卡设计(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、嵌入式以太网网卡设计(论文提纲范文)

(1)面向输电线路巡检的无人机图传系统设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的主要研究内容与创新之处
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 创新之处
    1.4 章节安排
    1.5 本章小结
第二章 系统总体方案设计
    2.1 系统功能及非功能要求
        2.1.1 巡检任务执行逻辑
        2.1.2 功能和非功能性要求
    2.2 系统总体设计
        2.2.1 系统执行流程
        2.2.2 系统整体框架
    2.3 系统软硬件平台选择
        2.3.1 系统硬件平台选择
        2.3.2 系统软件平台选择
        2.3.3 系统通讯链路选择
    2.4 本章小结
第三章 系统硬件设计
    3.1 系统硬件结构
    3.2 功能模块电路设计
        3.2.1 ARM核心板
        3.2.2 以太网模块
        3.2.3 CAN模块
        3.2.4 4G模块
        3.2.5 数据存储模块
        3.2.6 电源模块
    3.3 PCB设计
        3.3.1 PCB叠层设计
        3.3.2 器件布局
        3.3.3 多层电路板布线
    3.4 本章小结
第四章 系统软件设计
    4.1 系统软件总体框架
    4.2 控制器设计
        4.2.1 无人机速度运动模型
        4.2.2 参考模型设计
        4.2.3 基于MRSMC的速度控制器设计
    4.3 系统应用层软件开发
        4.3.1 多线程开发设计
        4.3.2 数据读取子线程设计
        4.3.3 数据更新子线程设计
        4.3.4 数据发送子线程设计
        4.3.5 视频流传输子线程设计
        4.3.6 图片上传子线程设计
    4.4 Linux操作系统移植
        4.4.1 交叉编译环境搭建
        4.4.2 u-boot移植
        4.4.3 Linux内核移植
        4.4.4 根文件系统构建
    4.5 Linux驱动设计
        4.5.1 以太网驱动设计
        4.5.2 CAN驱动设计
        4.5.3 4G驱动设计
    4.6 本章小结
第五章 系统测试与分析
    5.1 系统硬件电路测试
        5.1.1 硬件电路测试平台
        5.1.2 硬件基础电路测试
        5.1.3 硬件模块接口测试
    5.2 系统整体测试
        5.2.1 系统测试平台及环境
        5.2.2 系统功能测试
        5.2.3 系统性能测试
        5.2.4 测试结果分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(2)基于IGH主站的EtherCAT分布式控制系统设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及目的
    1.2 国内外研究现状
    1.3 课题研究内容
第2章 EtherCAT协议工作原理
    2.1 EtherCAT概述
    2.2 物理层定义
    2.3 数据帧解析和寻址方式
        2.3.1 数据帧解析
        2.3.2 寻址方式
    2.4 EtherCAT应用层
        2.4.1 EtherCAT应用层协议概述
        2.4.2 CoE应用协议
    2.5 EtherCAT状态机
        2.5.1 EtherCAT从站状态机
        2.5.2 EtherCAT主站状态机
第3章 基于IGH主站的EtherCAT分布式控制系统的总体设计
    3.1 基于IGH主站的EtherCAT分布式控制整体方案
    3.2 EtherCAT主站单元设计
        3.2.1 EtherCAT主站概述
        3.2.2 IGH EtherCAT主站架构
        3.2.3 IGH EtherCAT主站运行流程
    3.3 EtherCAT从站单元设计
        3.3.1 EtherCAT从站架构
        3.3.2 EtherCAT从站执行单元设计
    3.4 主从站通信设计
        3.4.1 存储同步管理器
        3.4.2 FMMU配置
        3.4.3 过程数据对象配置
第4章 基于IGH主站的EtherCAT分布式控制系统硬件设计
    4.1 分布式控制系统IGH EtherCAT主站硬件设计
        4.1.1 主站嵌入式平台介绍
        4.1.2 电源模块设计
        4.1.3 以太网接口电路
        4.1.4 显示屏接口电路
    4.2 分布式控制系统从站硬件设计
        4.2.1 从站控制模块设计
        4.2.2 从站处理器设计
    4.3 基于FPGA的数据采集模块硬件设计
        4.3.1 FPGA介绍
        4.3.2 FPGA外围电路设计
        4.3.3 AD模块的选择
第5章 基于IGH主站的EtherCAT分布式控制系统从站软件设计
    5.1 IGH EtherCAT从站软件设计
        5.1.1 从站软件总体设计框架
        5.1.2 从站XML配置
        5.1.3 FSMC设计
        5.1.4 周期性数据通信
    5.2 数据采集模块软件设计
        5.2.1 FPGA开发环境和设计流程
        5.2.2 FPGA软件设计
第6章 基于QT的分布式控制系统主站软件设计与实现
    6.1 QT介绍
    6.2 IGH EtherCAT主站软件设计
        6.2.1 IGH EtherCAT主站安装
        6.2.2 IGH EtherCAT应用程序设计
    6.3 基于QT的主站界面设计与实现
        6.3.1 主站控制界面
        6.3.2 发送和接收数据界面
        6.3.3 命令行界面
第7章 系统测试和结果分析
    7.1 主从站通信网络测试
    7.2 常规IO控制
    7.3 数据采集模块测试
第8章 总结与展望
    8.1 总结
    8.2 展望
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表

(3)基于SAR的高性能协议处理引擎技术研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究思路和研究目标
    1.4 论文结构安排
2 系统总体方案
    2.1 软硬件协同处理架构
        2.1.1 FPGA+嵌入式软核
        2.1.2 FPGA+CPU
    2.2 网络接口
        2.2.1 光纤通道
        2.2.2 以太网
    2.3 时钟域划分和带宽计算
    2.4 本章小结
3 嵌入式协议处理引擎
    3.1 序列描述符
    3.2 实时存储平台协议处理引擎
        3.2.1 实时存储平台硬件架构
        3.2.2 Micro Blaze协同处理方案
        3.2.3 实时存储平台协议处理流程
    3.3 网络交换平台协议处理引擎
        3.3.1 网络交换平台硬件架构
        3.3.2 CPU协同处理方案
        3.3.3 网络交换平台协议处理流程
    3.4 本章小结
4 SAR引擎逻辑模块实现
    4.1 UDP-SAR引擎及相关模块
        4.1.1 UDP-SAR引擎
        4.1.2 序列描述符RAM模块
        4.1.3 UDP-SAR与 MAC桥接模块
        4.1.4 merge模块
    4.2 FC&UDP-SAR引擎及相关模块
        4.2.1 FC&UDP-SAR引擎
        4.2.2 UDP/IP分片(Slice)模块
        4.2.3 Filter模块
        4.2.4 FC/UDP接收模块
        4.2.5 PCIe DMA模块
    4.3 本章小结
5 验证与测试
    5.1 UDP-SAR引擎的验证测试
        5.1.1 测试平台
        5.1.2 万兆网UDP传输测试
    5.2 FC&UDP-SAR引擎的验证测试
        5.2.1 测试平台
        5.2.2 FC自回环测试
        5.2.3 UDP自回环测试
        5.2.4 UDP万兆网收发性能测试
        5.2.5 FC链路性能测试
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
作者简历

(4)面向同步实时控制的可定义以太网系统设计(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容与结构
第2章 PTP同步协议优化与移植
    2.1 PTP简介
        2.1.1 PTP同步原理
        2.1.2 PTPd介绍
    2.2 PTPd同步偏差计算模型
    2.3 PTPd移植测试
        2.3.1 测试平台介绍
        2.3.2 移植工作内容
        2.3.3 PTPd报文收发流程
        2.3.4 系统时间校正
    2.4 仿真与优化
        2.4.1 仿真测试
        2.4.2 实机优化
    2.5 本章小结
第3章 端节点设计与实现
    3.1 端节点平台介绍
    3.2 端节点整体框架设计
    3.3 端节点下位机设计
        3.3.1 端节点下位机PL端设计
        3.3.2 端节点下位机PS端设计
        3.3.3 端节点下位机PCB设计
    3.4 端节点上位机设计
    3.5 本章小结
第4章 交换节点设计与实现
    4.1 交换节点平台介绍
        4.1.1 硬件开发平台介绍
        4.1.2 软件开发平台介绍
    4.2 交换节点整体框架设计
    4.3 交换节点硬件设计
        4.3.1 交换节点PL端设计
        4.3.2 交换节点PCB设计
    4.4 交换节点嵌入式linux系统定制
        4.4.1 Linux系统内核定制
        4.4.2 文件系统定制
        4.4.3 编译与烧录
    4.5 软件开发
        4.5.1 网卡配置
        4.5.2 Open vSwitch
        4.5.3 软件工作流程
    4.6 本章小结
第5章 同步实时控制以太网验证系统
    5.1 系统描述
        5.1.1 消息分类
        5.1.2 同步域划分
        5.1.3 SDN控制策略
    5.2 验证系统搭建
    5.3 时间同步测试
        5.3.1 单交换机同步测试
        5.3.2 多交换机同步测试
    5.4 流表控制测试
        5.4.1 RYU控制器测试
        5.4.2 时间触发静态流表
    5.5 通信延迟测试
        5.5.1 Ping延迟对比
        5.5.2 Iperf延迟对比
        5.5.3 PTP延迟对比
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
作者简介

(5)基于DSP与千兆以太网技术的多功能数据采集系统的设计与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 课题国内外研究概况
    1.3 本文主要研究内容
2 数据采集监测系统总体设计
    2.1 系统总体需求
    2.2 系统性能要求
    2.3 系统总体结构
    2.4 DSP技术及器件选型
    2.5 以太网技术及器件选型
    2.6 本章小结
3 系统硬件电路设计
    3.1 TMS320F28335处理器核心电路
    3.2 频率信号测量与输出电路设计
    3.3 开关量信号采集与输出电路设计
    3.4 模拟量信号测量与输出电路设计
    3.5 以太网通信电路设计
    3.6 本章小结
4 系统软件设计开发
    4.1 DSP处理器程序设计基础
    4.2 系统主程序设计
    4.3 频率信号功能模块程序设计
    4.4 开关量信号功能模块程序设计
    4.5 模拟量信号功能模块程序设计
    4.6 以太网通讯模块程序设计
    4.7 本章小结
5 系统测试
    5.1 模拟量信号测量模块测试
    5.2 频率信号测量模块测试
    5.3 模拟量信号输出模块测试
    5.4 频率信号输出模块测试
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 课题展望
致谢
参考文献

(6)基于STM32的TRDP通信模块的研究与开发(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 TRDP通信研究现状
        1.2.2 PC/104总线研究现状
    1.3 课题研究目的及方法
        1.3.1 课题研究目的
        1.3.2 课题研究方法
    1.4 课题主要内容及论文结构
    本章小结
第二章 TRDP通信机制理论研究
    2.1 TRDP协议概述
        2.1.1 TRDP协议栈结构
        2.1.2 TRDP通信标识符
    2.2 列车实时以太网通信架构的研究
        2.2.1 列车实时以太网总体通信架构
        2.2.2 列车以太网骨干网ETB
        2.2.3 列车以太网组成网ECN
    2.3 列车实时以太网过程数据通信机制
        2.3.1 过程数据协议数据单元定义
        2.3.2 过程数据通信模型
        2.3.3 TRDP-PD状态机制
        2.3.4 TRDP-PD协议层与用户层交互
    2.4 列车实时以太网消息数据通信机制
        2.4.1 消息数据协议数据单元定义
        2.4.2 消息数据通信模型
        2.4.3 TRDP-MD状态机定义
        2.4.4 TRDP-MD协议层与用户层交互
    本章小结
第三章 TRDP通信模块硬件设计
    3.1 硬件设计总体概述
        3.1.1 CPU控制芯片选型
        3.1.2 硬件设计方案
    3.2 CPU核心板设计
        3.2.1 CPU控制电路设计
        3.2.2 PC/104接口电路设计
        3.2.3 JTAG接口电路设计
        3.2.4 板卡供电电路设计
    3.3 CPU核心板时钟
        3.3.1 芯片时钟简述
        3.3.2 芯片时钟配置
    3.4 TRDP网卡设计
        3.4.1 网卡设计需求
        3.4.2 网卡硬件设计
        3.4.3 PC/104接口访问时序
    3.5 TRDP通信模块鲁棒性设计
        3.5.1 硬件抗干扰性设计
        3.5.2 通信模块结构设计
    3.6 背板连接设计
    3.7 通信模块实物图
    本章小结
第四章 基于RPC的 TRDP通信程序设计
    4.1 软件开发环境
    4.2 软件设计总体概述
    4.3 通信驱动移植
        4.3.1 驱动移植库
        4.3.2 接口配置
    4.4 TRDP通信模块初始化流程设计
        4.4.1 输入输出端口初始化
        4.4.2 TRDP协议栈初始化
    4.5 远程过程调用结构设计
        4.5.1 客户端与服务端
        4.5.2 远程过程调用设计流程
    4.6 功能函数流程设计
        4.6.1 Publish函数流程设计
        4.6.2 Subscribe函数流程设计
        4.6.3 Request函数流程设计
    4.7 TRDP通信模式函数设计
        4.7.1 过程数据通信流程设计
        4.7.2 消息数据通信流程设计
    本章小结
第五章 TRDP通信模块测试
    5.1 测试目的
    5.2 测试平台搭建
        5.2.1 测试内容
        5.2.2 测试环境硬件拓扑
        5.2.3 测试软件
        5.2.4 测试前准备工作
    5.3 PC/104接口通信测试
    5.4 TRDP通信测试
        5.4.1 过程数据组成网测试
        5.4.2 过程数据骨干网测试
        5.4.3 消息数据组成网测试
    本章小结
结论
参考文献
致谢

(7)基于Linux操作系统的列车事件记录仪的设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 列车事件记录仪发展现状
    1.3 论文章节安排
    本章小结
第二章 列车事件记录仪总体方案设计
    2.1 TCN列车通信网络
    2.2 MVB多功能车辆总线
        2.2.1 MVB通信数据特点
        2.2.2 MVB帧及报文
    2.3 ERM采集数据分类
    2.4 ERM总体方案设计
        2.4.1 ERM系统组成
        2.4.2 ERM各模块设计方案
    本章小结
第三章 ERM硬件设计
    3.1 ERM硬件总体架构
    3.2 ERM主控制板
        3.2.1 AM3358芯片
        3.2.2 主控制模块硬件设计
    3.3 电源模块硬件设计
    3.4 AI/DI信号采集模块硬件设计
        3.4.1 DI信号采集电路
        3.4.2 AI信号采集电路
    3.5 MVB采集模块硬件设计
        3.5.1MVB控制器D013
        3.5.2 D013外围电路设计
        3.5.3 MVB外源接口电路
    3.6 防护储存器模块
    3.7 通信接口电路
        3.7.1 以太网接口
        3.7.2 RS-232接口
        3.7.3 USB通信接口
        3.7.4 JTAG接口电路
    本章小结
第四章 ERM软件设计
    4.1 软件总体架构
        4.1.1 ERM软件需求分析
        4.1.2 嵌入式系统的选择
        4.1.3 ERM软件总体架构
    4.2 ERM软件开发环境
        4.2.1 交叉编译环境
        4.2.2 TFTP服务器搭建
    4.3 Linux嵌入式操作系统开发
        4.3.1 嵌入式Linux操作系统架构
        4.3.2 引导加载程序
        4.3.3 嵌入式Linux内核
        4.3.4 Linux根文件系统
    4.4 ERM应用软件设计
        4.4.1 ERM主程序设计
        4.4.2 AI模拟量采集程序设计
        4.4.3 DI数字量采集程序设计
        4.4.4 MVB总线数据采集程序设计
    4.5 ERM-ES加密转储算法
        4.5.1 ERM-ES加密转储算法结构
        4.5.2 ERM-ES加密转储算法实现
    本章小结
第五章 系统测试
    5.1 测试平台搭建
    5.2 串口测试
        5.2.1 调试串口终端显示测试
        5.2.2 串口数据收发测试
    5.3 以太网测试
        5.3.1 以太网通信调试
        5.3.2 以太网功能测试
    5.4 采集功能测试
        5.4.1 AI、DI采集测试
        5.4.2 MVB数据采集测试
    本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(8)面向智能制造领域的MIMOMP网关设计与实现(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 研究现状及发展趋势
    1.3 研究内容和组织结构
    1.4 本章小结
2 网关原理及模型
    2.1 网关功能概述
    2.2 系统设计原则
    2.3 网关通信原理
    2.4 通信技术选取
    2.5 网关实时系统建模
    2.6 实时可调度性分析
    2.7 本章小结
3 网关硬件设计
    3.1 硬件系统结构
    3.2 嵌入式处理器
    3.3 内存管理模块
    3.4 CAN模块
    3.5 WiFi模块
    3.6 以太网模块
    3.7 本章小结
4 网关软件设计
    4.1 系统软件结构
    4.2 网关软件流程
    4.3 CAN通信
    4.4 RS485通信
    4.5 以太网通信
    4.6 WiFi通信
    4.7 协议转换
    4.8 管理软件
    4.9 本章小结
5 实时性设计
    5.1 传输时延分析
    5.2 相关技术及理论
    5.3 零拷贝网关设计
    5.4 零拷贝网关实现
    5.5 本章小结
6 系统环境搭建与测试
    6.1 开发环境搭建
    6.2 系统测试
    6.3 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(9)基于ZynQ嵌入式平台的工控通信单元设计与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 课题来源
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文组织结构
第2章 EtherCAT协议栈相关原理
    2.1 引言
    2.2 EtherCAT介绍
    2.3 EtherCAT通信流程
    2.4 EtherCAT通信协议
        2.4.1 EtherCAT帧格式
        2.4.2 EtherCAT寻址
        2.4.3 EtherCAT服务命令类型编号
        2.4.4 EtherCAT邮箱和周期通信
    2.5 分布式时钟(DC)算法的分析
        2.5.1 传输延迟和偏移量的测算
        2.5.2 时钟漂移补偿
    2.6 EtherCAT状态机转换
    2.7 EtherCAT存储同步管理通道
    2.8 IgH-EtherCAT主站框架研究
    2.9 本章小结
第3章 嵌入式工控通信单元设计方案
    3.1 引言
    3.2 通信单元设计方案
    3.3 硬件平台设计方案
    3.4 嵌入式系统设计方案
    3.5 通信协议栈研究
        3.5.1 通信协议栈选择
        3.5.2 主站软件选择
    3.6 本章小结
第4章 嵌入式工控通信单元设计与实现
    4.1 引言
    4.2 硬件平台实现
        4.2.1 Vivado介绍
        4.2.2 Vivado工程设计
    4.3 嵌入式实时系统实现
        4.3.1 PetaLinux介绍
        4.3.2 PetaLinux架构分析
        4.3.3 PetaLinux配置安装
        4.3.4 PetaLinux系统制作
        4.3.5 PetaLinux平台共享
        4.3.6 PetaLinux实时系统实现
    4.4 通信协议栈主站框架实现
        4.4.1 获取软件框架
        4.4.2 编译软件框架
        4.4.3 启动软件框架
    4.5 主站应用层程序实现
        4.5.1 应用程序设计流程
        4.5.2 配置阶段代码实现
        4.5.3 周期阶段代码实现
    4.6 从站控制器软件实现
    4.7 本章小结
第5章 系统测试
    5.1 引言
    5.2 测试平台搭建
    5.3 内核实时性测试
    5.4 数据帧内容测试
    5.5 周期抖动性测试
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(10)基于EtherCAT工业以太网与MVB网关的研究与设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 选题的背景
        1.2.1 国内外列车通信网络技术
        1.2.2 国内外工业以太网发展现状
        1.2.3 工业以太网发展前景
    1.3 选题的意义及应用价值
    1.4 本文的主要研究工作和结构安排
第2章 MVB和工业以太网Ether CAT网络协议
    2.1 列车通信网络概述
    2.2 MVB简介
        2.2.1 MVB总线控制器
        2.2.2 MVB总线设备分类
        2.2.3 MVB总线的数据格式
        2.2.4 MVB端口
        2.2.5 MVB介质控制访问形式
    2.3 EtherCAT通信控制器设计
        2.3.1 EtherCAT系统组成及工作原理
        2.3.2 EtherCAT工业以太网协议
        2.3.3 EtherCAT通信控制器的硬件设计
        2.3.4 PC机程序配置
        2.3.5 系统实验操作运行
    2.4 本章小结
第3章 工业以太网链路优化算法
    3.1 引言
    3.2 系统模型构建
    3.3 功率能耗优化算法
        3.3.1 传统的粒子群算法
        3.3.2 改进粒子群方案
    3.4 仿真结果与实验分析
    3.5 本章小结
第4章 列车以太网拓扑网络结构的建模与仿真
    4.1 引言
    4.2 OPNET相关介绍
    4.3 列车以太网拓扑结构
    4.4 网络拓扑结构建模
        4.4.1 原网络模型
        4.4.2 扩展后的网络模型
        4.4.3 节点域模型
    4.5 扩展网络的性能验证
        4.5.1 仿真实验
        4.5.2 实验结果分析
    4.6 本章小结
第5章 网关硬软件系统设计
    5.1 网关概述
    5.2 网关硬件系统设计
    5.3 嵌入式核心模块设计
    5.4 外围电路模块设计
        5.4.1 电源模块
        5.4.2 时钟模块
        5.4.3 复位模块
        5.4.4 JTAG接口模块
        5.4.5 RS232串口模块
    5.5 MVB总线接口模块
    5.6 软件的总体设计
    5.7 通信测试
        5.7.1 MVB接口通信仿真测试
        5.7.2 以太网接口通信仿真测试
    5.8 本章小结
第6章 总结与展望
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果

四、嵌入式以太网网卡设计(论文参考文献)

  • [1]面向输电线路巡检的无人机图传系统设计[D]. 葛男男. 南京信息工程大学, 2021(01)
  • [2]基于IGH主站的EtherCAT分布式控制系统设计[D]. 边晓东. 山东大学, 2021(12)
  • [3]基于SAR的高性能协议处理引擎技术研究[D]. 冯琛. 浙江大学, 2021(01)
  • [4]面向同步实时控制的可定义以太网系统设计[D]. 劳凯垚. 浙江大学, 2021(08)
  • [5]基于DSP与千兆以太网技术的多功能数据采集系统的设计与实现[D]. 汤宇航. 华中科技大学, 2020(01)
  • [6]基于STM32的TRDP通信模块的研究与开发[D]. 孙旭. 大连交通大学, 2020(06)
  • [7]基于Linux操作系统的列车事件记录仪的设计[D]. 贾熙. 大连交通大学, 2020(06)
  • [8]面向智能制造领域的MIMOMP网关设计与实现[D]. 曹闯. 中国矿业大学, 2020(01)
  • [9]基于ZynQ嵌入式平台的工控通信单元设计与实现[D]. 孙跃祥. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2020(07)
  • [10]基于EtherCAT工业以太网与MVB网关的研究与设计[D]. 王豪. 长春工业大学, 2020(01)

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嵌入式以太网网卡的设计
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