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基于IEEE1394高速传输系统的研究与设计

作　者: 张学彦
导　师: 甄国涌；张彦军
学　校: 中北大学
专　业: 精密仪器与机械
关键词: IEEE1394串行总线 大容量记录器 总线协议 热插拔 FPGA
分类号: TP334.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 198次
引　用: 3次
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内容摘要


当今计算机的外围设备都在追求着高速性和高通用性,数据的大批量、高速、实时性对计算机与外设的接口提出了更高的要求。IEEE1394串行总线作为一种数字传输的开放式技术标准被广泛应用于众多的领域。这一标准以其高速、支持热插拔、拓扑结构灵活多样等特点,被公认为一种最为有效的高速传输方式。本文根据课题的要求,为实验室中大容量记录器的数据传输开辟一个高速通道,开发研究IEEE1394a接口在外设端设备中的应用。其任务主要是提供大容量记录器设备与计算机通讯的IEEE1394a接口卡,其传输速率需达到400Mbps。本文在详细阐述IEEE1394a总线协议的基础上,结合所采用的具体协议控制芯片对IEEE1394a设备卡的电路设计、FPGA固件编程进行了详细的讨论,同时分析了接口时序及控制芯片的使用,最后完成一套完整的基于IEEE1394a传输系统的硬件和软件的方案设计,并通过调试实现数据的高速传输。本文共有以下几个部分组成:第一章,绪论,IEEE1394a技术的发展、特点及其应用并说明课题研究的主要工作;第二章,IEEE1394a体系结构及通信原理,分析和研究了IEEE1394a协议体系和通理原理,为课题的总体方案设计作铺垫;第三章,系统硬件设计,介绍系统的总体方案实现及硬件电路连接;第四章,系统软件设计及实现,介绍了控制芯片的寄存器配置和IEEE1394a设备端的程序代码的设计思想;第五章,IEEE1394a驱动程序设计,通过电路调试使系统得以实现;第六章,结束语和展望,介绍了本文的一些结论,并对技术改进进行了进一步探讨。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 IEEE1394 的发展背景  10-11
  1.2 1394 的技术优势和特点  11-13
  1.3 IEEE1394 与 USB 总线的区别  13
  1.4 1394 的国内外研究现状、应用领域和发展趋势  13-15
  1.5 本文的主要研究工作  15-16
第二章 IEEE1394 体系结构及通信原理  16-34
  2.1 1394 拓扑结构和寻址  16-18
  2.2 1394 协议结构  18-24
    2.2.1 事务层  19-20
    2.2.2 链路层  20-22
    2.2.3 物理层  22-24
  2.3 1394 通信服务模型  24-26
  2.4 总线配置  26-30
    2.4.1 总线初始化  26-27
    2.4.2 树标识  27-28
    2.4.3 自标识  28-29
    2.4.4 仲裁  29-30
  2.5 1394 物理及电气接口  30-34
    2.5.1 连接器和电缆  30-31
    2.5.2 电气参数和接口  31-34
第三章 系统硬件设计  34-49
  3.1 传输系统总体方案设计  34-35
  3.2 PCI-1394 卡总体方案设计  35-36
  3.3 1394 设备卡总体方案设计  36-41
    3.3.1 FPGA 控制芯片功能  37-38
    3.3.2 1394 控制器功能  38-41
  3.4 电路的连接  41-49
    3.4.1 FPGA 和TSB43AA82A 的连接  41-42
    3.4.2 1394 总线的物理端口连接  42-44
    3.4.3 FPGA 配置电路及电源电路设计  44-46
    3.4.4 设备卡的PCB 板图及注意事项  46-49
第四章 底层软件程序设计  49-66
  4.1 内部寄存器  49-51
  4.2 配置ROM  51-52
  4.3 1394 设备初始化  52-53
  4.4 主机接口控制  53-58
  4.5 DMA 接口传输控制  58-66
    4.5.1 DMA 的寄存器配置  58-60
    4.5.2 DMA 传输数据包格式  60-61
    4.5.3 DMA 数据传输操作  61-66
第五章 驱动程序设计  66-74
  5.1 WDM 驱动程序模型  66-67
  5.2 1394 驱动程序设计  67-71
    5.2.1 1394 硬件资源  67
    5.2.2 IEEE 1394 驱动程序栈  67-68
    5.2.3 DriverWorks 开发1394 驱动程序  68-71
  5.3 1394 系统测试及应用  71-74
第六章 结束语和展望  74-75
附录1 1394 设备卡原理图  75-76
附录2 1394 设备卡PCB 板图及事物图  76-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间发表的论文  80-81
攻读硕士学位期间研究的项目  81-82
致谢  82

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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 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 外部设备 > 接口装置、插件
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