学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多位串行M-LVDS高速网络式仪器总线的研究

作　者: 阿永嘎
导　师: 宋开臣
学　校: 浙江大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 网络式仪器总线 M-LVDS 信号完整性总线同步和触发总线协议
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 38次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

现有仪器总线不能同时满足多主通信、高数据传输率、实时性、总线接口简单性等方面的要求。针对目前这情况,本文提出了一种多位串行M-LVDS高速网络式仪器总线。该仪器总线保留了原网络式仪器总线的多主通讯特征,在此基础上设计了独立双通道的并行仪器总线体系结构,并增加了仪器总线的触发和时间同步功能。本文分为七章：第一章阐述了目前仪器总线的发展情况和网络式仪器总线的基本内容,分析比较了其他仪器总线和网络式仪器总线的优缺点。在此基础上引入网络式仪器总线仲裁技术,提出了一种并行双通道的高速网络式仪器总线的设计概念。第二章阐述了网络式仪器总线的背板式体系结构,并且介绍了适合于高速仪器总线的背板电路的信号完整性设计方法,最后通过对多板仪器系统进行了系统级的信号完整性仿真分析,建立了高速仪器总线的硬件电路平台。第三章介绍了网络式仪器总线的协议规范,包括物理层和数据链路层的设计。协议规范介绍了协议层规划、帧格式、时序控制、报文滤波、应答机制以及差错控制等内容。第四章研究了网络式仪器总线的同步和触发机制,提出了硬件同步和触发、精确时间同步协议和基于消息的触发等三种机制,并比较了这三种机制的性能。第五章介绍了总线管理器的实现,包括总线管理器的输入输出接口、管理器的功能和控制流程以及关键的技术等内容。第六章完成了网络式仪器总线的测试,包括总线的一致性和互操作性实验、总线的通信功能和性能实验以及总线的时间同步精度测试,验证了总线设计的正确性。第七章对全文进行简明的总结,并提出了进一步研究的内容。本文的创新之处在于采用了原网络式仪器总线的总线仲裁技术、使其依然能够实现多主通信,并且引入双通道设计和并行数据通讯方式,有效提高了总线的实时性和数据吞吐率。此外,增加了网络式仪器总线的触发和时间同步功能,针对传统同步和触发的局限性,引入了时间同步的概念,实现了网络式仪器总线的精确时间同步协议。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
擂图目录  9-11
表格目录  11-12
第一章绪论  12-32
  1.1 仪器总线技术概述  12-29
    1.1.1 常用仪器总线的发展现状  12-18
    1.1.2 现有总线技术比较  18-19
    1.1.3 网络式仪器总线概述  19-23
    1.1.4 总线的同步和触发概述  23-26
    1.1.5 常用仪器总线的同步和触发方式综述  26-29
  1.2 课题意义和来源  29-30
  1.3 课题研究内容及重点和难点  30-32
    1.3.1 课题研究内容  30-31
    1.3.2 课题重点和难点  31-32
第二章网络式仪器总线的体系结构及传输性能研究  32-52
  2.1 背板式总线体系结构设计  32-36
    2.1.1 背板总线结构  32-33
    2.1.2 总线通讯方式  33-35
    2.1.3 总线体系结构  35-36
  2.2 M-LVDS驱动器/接收器电器特性  36-39
    2.2.1 驱动器特性  36-38
    2.2.2 接收器特性  38-39
    2.2.3 小结  39
  2.3 M-LVDS背板电路的信号完整性设计  39-46
    2.3.1 影响信号完整性的因素  40-42
    2.3.2 阻抗匹配技术  42-44
    2.3.3 背板电路设计  44-46
  2.4 多电路板系统信号完整性仿真  46-52
    2.4.1 仿真平台的建立  46-47
    2.4.2 确定匹配电阻阻值  47-48
    2.4.3 信号反射分析  48-50
    2.4.4 比特误码率预测  50-51
    2.4.5 小结  51-52
第三章网络式仪器总线协议设计  52-66
  3.1 协议分层结构  52-53
  3.2 物理层设计  53-56
    3.2.1 编码方式  54
    3.2.2 位同步  54-56
  3.3 逻辑链路控制LLC子层  56-60
    3.3.1 LLC层服务  56-57
    3.3.2 LLC层功能  57
    3.3.3 LLC帧格式  57-58
    3.3.4 报文滤波器  58-60
  3.4 媒体访问控制MAC子层  60-66
    3.4.1 MAC子层服务  60
    3.4.2 MAC帧格式  60-61
    3.4.3 MAC子层功能  61
    3.4.4 帧同步  61-63
    3.4.5 非破坏性逐位仲裁机制  63-64
    3.4.6 总线应答机制  64-65
    3.4.7 差错控制  65-66
第四章网络式仪器总线的触发和时间同步方法研究  66-77
  4.1 硬件同步和触发机制的研究  66-69
    4.1.1 基于触发总线的触发方式  66-67
    4.1.2 基于参考时钟的触发方式  67-68
    4.1.3 "线或"触发方式  68-69
  4.2 时间同步协议的研究  69-76
    4.2.1 IEEE1588概述  69-71
    4.2.2 时间戳生成方式的研究  71-72
    4.2.3 从时钟频率补偿时钟的实现  72-73
    4.2.4 从节点时间同步的实现  73-76
  4.3 触发机制的比较  76-77
第五章网络式仪器总线管理器设计  77-87
  5.1 总体结构  77
  5.2 消息通道总线管理器  77-82
    5.2.1 接口定义  77-78
    5.2.2 消息发送管理器  78-81
    5.2.3 消息接收管理器  81-82
  5.3 数据通道总线管理器  82-87
    5.3.1 接口定义  82-83
    5.3.2 数据发送管理器  83-85
    5.3.3 数据接收管理器  85-87
第六章网络式仪器总线测试  87-100
  6.1 总线一致性和互操作性测试  87-89
    6.1.1 总线一致性测试  87-88
    6.1.2 互操作性测试  88-89
  6.2 信号完整性测试  89-92
    6.2.1 驱动器在终端处  89-90
    6.2.2 驱动器在中间  90-91
    6.2.3 小结  91-92
  6.3 通信性能测试  92-98
    6.3.1 帧格式测试  92-95
    6.3.2 消息通道实时性测试  95-97
    6.3.3 数据通道长时间通信测试  97-98
  6.4 时间同步协议的同步精度测试  98-100
第七章总结和展望  100-102
  7.1 研究总结  100
  7.2 展望  100-102
参考文献  102-107
硕士期间发表的学术论文  107

多位串行M-LVDS高速网络式仪器总线的研究

内容摘要

全文目录

相似论文