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智能电子脱扣器中TCP/IP协议栈的设计

作　者: 王伟
导　师: 翁惠玉；徐秀芳
学　校: 上海交通大学
专　业: 计算机技术
关键词: 嵌入式 TCP/IP协议栈 智能 电子脱扣器
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 47次
引　用: 1次
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内容摘要


随着半导体和通信技术的发展,智能电子脱扣器的功能越来越多,其内部的信息量也越来越大。传统的现场总线技术不能满足大数据量和高速的信息传输,因此,采用TCP/IP通信将智能电子脱扣器内部信息传输到远程的控制中心。要在智能电子脱扣器中实现TCP/IP通信,就需要一个嵌入式的TCP/IP协议栈。所以,本文研究和设计一个应用于智能电子脱扣器中的TCP/IP协议栈。本文通过对TCP/IP协议和智能电子脱扣器的功能分析和电子脱扣器的通信需求分析,提出了嵌入式TCP/IP协议栈的协议组成和通信的模型。然后根据模型对lwIP协议栈进行了分析和裁减,提出了包含UseCase模型和API接口的TCP/IP协议栈方案。最后,根据协议栈的设计方案,结合智能电子脱扣器的硬件平台,实现了网络接口的驱动程序和裁减后的TCP/IP协议栈,并对内存管理策略和与应用程序的接口进行了分析,提出了解决的方法。将智能电子脱扣器应用在变电所的配电自动化系统中,通过对系统远程监控结果的分析,验证了该协议栈是满足要求的。论文对这些内容进行了详细的描述。本文设计的应用于智能电子脱扣器中的TCP/IP协议栈不仅完成了大数据量的信息传输,并且高速的传输能力也保证了配电自动化系统的实时性,提高了系统的性能。该协议栈不仅仅可以应用在智能电子脱扣器中,也可以应用于其他的嵌入式系统中,并对嵌入式TCP/IP协议栈的设计具有参考的意义。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 研究的目标及其主要的内容  11-12
  1.4 本文的组织结构及其章节编排  12-13
第二章 TCP/IP 协议的工作原理与模型  13-23
  2.1 协议的工作模型  14-16
    2.1.1 OSI 参考模型  14-15
    2.1.2 TCP/IP 参考模型  15-16
  2.2 协议的工作原理  16-20
  2.3 TCP/IP 协议栈的组成需求  20-21
  2.4 TCP/IP 协议的应用  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 智能电子脱扣器的通信需求分析及模型  23-32
  3.1 智能电子脱扣器的通信需求分析  23-26
    3.1.1 智能电子脱扣器功能分析  23-25
    3.1.2 智能电子脱扣器通信需求分析  25-26
  3.2 嵌入式TCP/IP 协议栈的通信模型  26-30
    3.2.1 协议栈的设计原则  26-27
    3.2.2 协议栈的通信模型  27-30
  3.3 嵌入式TCP/IP 协议栈的设计分析  30-31
  3.4 本章小结  31-32
第四章 基于LWIP 的TCP/IP 协议栈的设计  32-46
  4.1 LWIP 协议栈的分析  32-34
    4.1.1 lwIP 协议栈的功能分析  32-33
    4.1.2 lwIP 协议栈的软件架构  33-34
  4.2 裁减LWIP 中协议的种类  34-37
  4.3 裁减LWIP 中协议的功能  37-43
    4.3.1 ARP 协议的分析与裁减  37-38
    4.3.2 IP 协议的分析与裁减  38-39
    4.3.3 ICMP 协议和IGMP 协议的分析与裁减  39-40
    4.3.4 UDP 协议的分析与裁减  40-41
    4.3.5 TCP 协议的分析与裁减  41-43
  4.4 裁减LWIP 的API 接口  43-45
  4.5 本章小结  45-46
第五章 嵌入式TCP/IP 协议栈的实现  46-61
  5.1 实现的软硬件平台分析  46-47
    5.1.1 硬件平台的分析  46-47
    5.1.2 软件平台的分析  47
  5.2 网络接口驱动的实现  47-51
  5.3 协议栈的内存管理  51-57
    5.3.1 lwIP 内存管理的数据结构分析  51-53
    5.3.2 智能电子脱扣器中TCP/IP 协议栈的内存管理  53-57
  5.4 协议栈与应用程序的接口  57-60
    5.4.1 周期查询与UDP 传输  57-58
    5.4.2 非周期传输与TCP  58-60
  5.5 本章小结  60-61
第六章 智能电子脱扣器的应用效果分析  61-65
  6.1 配电自动化系统  61-62
  6.2 应用结果分析  62-64
    6.2.1 大数据帧的信息交互  62-63
    6.2.2 高速的信息交互  63-64
  6.3 本章小结  64-65
第七章 总结与展望  65-67
  7.1 本文工作回顾  65-66
  7.2 成果及意义  66
  7.3 存在的问题及进一步的工作  66-67
参考文献  67-69
致谢  69-70
作者攻读学位期间发表的论文  70-72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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