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通用协议转换设备研制

作　者: 黄敬礼
导　师: 姜守达
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 协议转换 DM642 DSP/BIOS
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 49次
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内容摘要

在虚拟试验验证系统中需要互联异构子系统与实物设备,而许多异构子系统与实物设备的总线形式或协议与虚拟试验验证系统并不兼容,目前普遍采用的专用协议转换设备也存在实时性较差的缺点。针对此问题,研制通用协议转换设备,以实现异构子系统或实物设备的快速高实时地接入。本文通过深入研究和分析虚拟试验系统中常见的协议格式和转换方式,提出了基于数据帧、数据元素、数据位三个层次的通用协议描述方法和映射描述方法,以及能够实现协议信息快速查找的协议存储方法,并在此基础上提出了协议转换设备的总体方案。硬件方面,采用了以高性能DSP+FPGA为核心的标准构架,设计了以太网、1553B、UART(RS232/RS422/ RS485)等多种总线接口。在FPAG中设计了EMIF接口,实现DSP对各总线的控制;设计了1553B、UART串行信号的编解码单元,实现了1553B、UART等总线类型的物理层收发;设计了数据帧识别单元,实现对不同协议帧的硬件识别,提高协议解码的效率,并向DM642分类返回不同的中断信息。软件方面,利用DSP/BIOS实时操作系统,采用多线程的方式开发DSP程序,根据功能要求设计了多个功能线程程序,通过各功能线程的调度实现软件功能。开发了上位机网络驱动程序,实现了协议通过以太网加载及以太网数据收发等功能。最后,对通用协议转换识设备调试中遇到的部分问题及解决方法进行了说明,并对通用协议转换设备硬件部分进行了测试。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.2 课题的目的及意义  10
  1.3 国内外研究现状及分析  10-11
  1.4 本课题主要研究的内容  11
  1.5 本文结构  11-13
第2章总体方案  13-27
  2.1 功能及性能要求  13-14
  2.2 协议转换分析  14-16
    2.2.1 协议传输方式  14-15
    2.2.2 协议转换过程分析  15-16
  2.3 协议及协议转换描述方法  16-20
    2.3.1 协议描述方法  16-17
    2.3.2 协议转换描述方法  17-19
    2.3.3 协议信息存储方法  19-20
  2.4 系统方案  20-26
    2.4.1 硬件设计方案  20-23
    2.4.2 软件设计方案  23-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章硬件设计  27-43
  3.1 协议处理板硬件设计  27-31
    3.1.1 DM642 复位配置设计  27
    3.1.2 扩展存储器设计  27-29
    3.1.3 以太网接口设计  29-30
    3.1.4 PCB布局布线  30-31
  3.2 1553B/UART功能板硬件设计  31-32
    3.2.1 1553B电气接口设计  31-32
    3.2.2 UART电气接口设计  32
  3.3 协议处理板FPGA逻辑设计  32-41
    3.3.1 EMIF接口逻辑设计  33
    3.3.2 数据帧识别单元设计  33-35
    3.3.3 1553B总线RT设计  35-39
    3.3.4 UART总线设计  39-41
    3.3.5 辅以太网数据缓存设计  41
  3.4 本章小结  41-43
第4章软件设计  43-57
  4.1 协议处理板DSP程序设计  43-55
    4.1.1 初始化线程  43-45
    4.1.2 以太网初始化线程  45
    4.1.3 以太网协议数据接收线程  45-47
    4.1.4 以太网协议数据发送线程  47-48
    4.1.5 协议加载线程  48-49
    4.1.6 协议回读线程  49-50
    4.1.7 中断处理线程  50-51
    4.1.8 协议编解码线程  51-54
    4.1.9 总线发送线程  54-55
  4.2 以太网功能板DSP程序设计  55
  4.3 上位机驱动程序设计  55-56
  4.4 本章小结  56-57
第5章系统调试与测试  57-63
  5.1 软硬件调试  57-59
    5.1.1 调试方法  57-58
    5.1.2 调试过程中遇到的问题  58-59
  5.2 系统测试  59-62
    5.2.1 测试平台搭建  59-60
    5.2.2 总线接口测试  60-61
    5.2.3 协议提取测试  61-62
    5.2.4 测试结论  62
  5.3 本章小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-68
攻读学位期间发表的学术论文  68-70
致谢  70

通用协议转换设备研制

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