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嵌入式实时网络通信技术研究

作　者: 龚冰
导　师: 谷建华
学　校: 西北工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 嵌入式系统 网络 实时 以太网 RTCC协议 TCP/IP协议 OSI参考模型
分类号: TP393
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


近年来，嵌入式系统以其可靠性强、体积小、专用性、成本低等特性得到日益广泛的应用。与此同时，一个独立的嵌入式系统的功能缺陷也逐渐暴露出来。新一代嵌入计算系统的功能集成和应用模式使之迅速向网络化嵌入计算的方向发展，嵌入环境下的实时网络通信成为嵌入计算技术研究的重点和热点。 与通用网络相比，嵌入环境下的网络通信具有诸多特殊要求。本文陈述了嵌入式网路通信的种种特性，列举了目前构建嵌入式实时网络的几种研究方向，分析了各种途径的利弊。同时，针对课题的具体应用环境另辟蹊径，提出了一套基于以太网的嵌入式网络实时化的完整的解决方案并加以实现。 论文陈述了课题研究的全过程，包含了方案的提出、构思、设计以及最终实现。其中，主要的研究工作及成果包括： 1．底层网络平台的选型。研究了通用网络的体系结构，提出了采用共享式以太网作为底层网络平台，兼容TCP／IP协议集，做到研究与具体应用的紧密结合与相互适应。 2．网络通信中间件的设计。针对共享式以太网的介质访问方法以及该方法的弊病，设计了一层基于RTCC协议的网络通信中间件消除传输介质访问冲突，达到实时化改造的目的。该中间件为各个网络节点提供实时网络通信服务以及编程接口(API)。 3．基于RTCC协议中间件的实现。在Linux系统中实现了上述中间件的服务功能。描述了实现过程采用的重要数据结构、针对区分服务支持设计的流程以及网络调度算法。给出了API接口使用规范。 4．RTCC协议的性能分析与测试。针对网络通信的常规参数作了测试，分析了测试结果与计算结果的差异，验证了协议性能，论证了协议对应用的适用性，并提出今后的改进方向。

全文目录


摘要  4-6
目录  6-9
图目录  9-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 嵌入式系统  10-11
    1.1.1 嵌入式系统的特点  10-11
    1.1.2 嵌入式系统的应用  11
  1.2 嵌入环境下的网络应用  11-13
    1.2.1 嵌入式网络应用的特殊要求  11-13
    1.2.2 嵌入式网络通信协议  13
  1.3 课题背景及要求  13
  1.4 论文结构  13-15
第二章 嵌入式实时网络研究  15-24
  2.1 网络体系结构  15-21
    2.1.1 分层协议  16
    2.1.2 介质访问控制(MAC)技术  16-18
    2.1.3 MAC协议--CSMA／CD  18-20
    2.1.4 网络路由与数据传输  20-21
  2.2 嵌入式实时网络的研究现状  21-24
    2.2.1 实时网络的研究方向  21-22
    2.2.2 基于以太网的实时网络研究  22-24
第三章 原型系统设计  24-29
  3.1 原型系统的网络能  24-25
  3.2 底层平台选型  25
  3.3 基于RTCC协议的中间件  25-27
    3.3.1 中间件的功能及层次结构  25-26
    3.3.2 中间件的模块化结构  26-27
  3.4 上层应用描述  27-29
第四章 RTCC协议  29-41
  4.1 关键词汇定义  29
  4.2 协议功能概述  29-30
  4.3 协议的应用环境  30
  4.4 协议层次结构  30-31
  4.5 规范  31-39
    4.5.1 帧结构  32-36
    4.5.2 消息序列  36-39
    4.5.3 差错控制  39
    4.5.4 流量控制  39
  4.6 上层应用接口  39-41
第五章 RTCC协议在原型系统中的实现  41-52
  5.1 协议应用的目标环境  41-42
  5.2 模块结构  42-43
  5.3 协议实现的详细描述  43-52
    5.3.1 协议在CC端的实现  43-51
      1 广播处理部分  44-46
      2 轮询过程  46-47
      3 数据传输过程  47-50
      4 其他处理  50
      5 接口定义  50-51
    5.3.2 协议在RT端的实现  51-52
第六章 性能优化与评测  52-65
  6.1 冲突避免  52-56
  6.2 对优先级的良好支持  56-57
  6.3 可靠性保障  57-58
    6.3.1 简单数据校验  57
    6.3.2 节点即时监控  57-58
  6.4 实时通信性能保障  58-64
    6.4.1 报文端到端延时  58-59
    6.4.2 测试  59-64
      1 测试环境  59-60
      2 测试过程  60-62
      3 性能分析  62-64
  6.5 结论及改进  64-65
参考文献  65-66
致谢  66-67

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络
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