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基于SOPC技术的USB及以太网接口设计

作　者: 赵宇亮
导　师: 张殿伦
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 片上可编程系统(SOPC) Nios软核处理器 USB固件程序 uC/OS-Ⅱ操作系统 TCP协议栈轻量级IP(LwIP)
分类号: TP393.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 2次
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内容摘要

随着嵌入式技术的不断进步,人们已经不满足于只使用DSP和ARM进行嵌入式编程。Altera公司推出的Nios软核逐渐成为人们常用的工具之一。Nios软核的发展符合了工业技术的发展潮流,即硬件设计软件化。Nios软核正是SOPC技术的代表之一。作为数据传输的主要方式,USB和以太网的传输越来越多的被大家所应用。本文的主要设计内容:基于SOPC技术的嵌入式USB接口和以太网接口的设计。USB工作内容主要在于USB的总体接口模块的设计,其中包括ISP1362控制器的编程以及整个顶层电路搭配;嵌入式的USB固件程序的开发;以及USB测试程序的开发。网络接口在分析嵌入式实时操作系统uC/OS-II的内核原理基础上,成功在SOPC系统中实现其任务管理、任务调度、时间管理、中断处理、内存管理和通信机制等功能,并对TCP/IP网络协议进行研究,针对嵌入式系统的特点,TCP/IP协议进行合理的简化,在uC/OS-II中实现了嵌入式TCP/IP协议栈LwIP,成功实现了IP、ARP、ICMP和TCP通信协议。最后经由嵌入式的套接字程序进行收发数据。USB和以太网的数据传输已经深入到社会的各行各业,本文的内容可以作为一个比较新颖的嵌入式系统解决数据传输的途径和方法。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 引言  9
  1.2 SOPC 技术简介及发展概述  9-11
    1.2.1 SOPC 简介  9-10
    1.2.2 SOPC 技术发展前景  10-11
  1.3 USB2.0 的技术概述  11-12
  1.4 以太网的发展概述  12
  1.5 论文的主要内容  12-14
第2章 Nios 软核处理器及 SOPC Builder 简介  14-21
  2.1 Nios 软核处理器  14-19
    2.1.1 Nios 处理器简介  14-15
    2.1.2 Nios 总线介绍  15-16
    2.1.3 Nios 处理器系统的外围设备与其定制指令  16-17
    2.1.4 Nios 开发流程  17-19
  2.2 SOPC Builder 简介  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章 USB 软件设计实现  21-43
  3.1 USB2.0 的体系结构及规范  21-25
    3.1.1 USB2.0 的基本构架与总线结构  21-24
    3.1.2 USB2.0 的传输类型  24-25
  3.2 ISP1362 的接口总体模块及信号连接方式  25-30
    3.2.1 ISP1362 的芯片简介  25-27
    3.2.2 总体模块  27
    3.2.3 ISP1362 内部连接方式  27-30
  3.3 固件的设计与实现  30-40
    3.3.1 固件程序的构架  30
    3.3.2 固件程序的实现  30-38
    3.3.3 USB 的枚举结果  38-40
  3.4 测试平台的应用程序  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章以太网的软件设计实现  43-73
  4.1 TCP/IP 协议简介  43
  4.2 DM9000A 的接口总体模块与信号连接方式  43-48
    4.2.1 DM9000A 的芯片简介  43-45
    4.2.2 总体模块  45-46
    4.2.3 DM9000A 信号连接方式  46-48
  4.3 uC/OS-II 与 LwIP 在 Nios 上的移植  48-57
    4.3.1 uC/OS-II 操作系统的移植  48-50
    4.3.2 LwIP 协议的移植  50-57
  4.4 网卡驱动程序  57-64
    4.4.1 初始化部分  57-59
    4.4.2 发送程序部分  59-60
    4.4.3 接收程序部分  60-61
    4.4.4 中断处理程序  61-62
    4.4.5 LwIP 测试结果  62-64
  4.5 嵌入式应用程序及结果  64-71
  4.6 本章小结  71-73
结论  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
附录  78

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