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嵌入式串行数据通信系统中差错控制技术的研究与实现

作　者: 万娟
导　师: 相征
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 回退N帧-ARQ 马尔科夫 VxWorks 循环冗余校验
分类号: TN919
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 47次
引　用: 1次
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内容摘要

随着嵌入式系统和数据通信技术的发展,数据通信系统的实时性和可靠性要求也越来越高,因此在嵌入式数据通信系统中差错控制技术的性能显得至关重要。本文以基于VxWorks的串口通信系统为背景,对嵌入式串行数据通信系统中的差错控制技术进行了研究,使得系统的可靠性和实时性进一步提高。本文首先分析了差错控制技术的研究现状,重点阐述了基于实时嵌入式系统的差错控制技术的研究背景和意义。然后,对返回-n式自动请求重传(GBN-ARQ)差错控制技术中使用到的循环冗余校验(CRC-16)进行了分析和改进,提高了系统的可靠性。同时,基于Markov链对GBN-ARQ进行了性能分析,用Markov链描述了GBN-ARQ的工作过程,把GBN-ARQ的工作过程分为七个状态,画出了状态转移图,推导出了GBN-ARQ系统中有效传输效率和传输时延的表达式,并在matlab上对其进行了仿真分析,证明存在一个最佳帧长度使得系统的有效传输效率最大的同时传输时延可以降到最小。最后,实现了基于VxWorks的串口数据通信系统,依据系统功能对系统应用软件进行了任务的划分,对各个任务模块的设计进行了详细的阐述,重点在工作日志上传任务中的实现了对差错控制技术的应用,记录实验中数据传输的时延,验证实验中接受数据的正确性,进一步证明了在GBN-ARQ差错控制技术中,存在最佳帧长使得数据有效传输效率最大,时延最短。采用本文的GBN-ARQ差错控制技术提高了系统数据传输的实时性,保证了系统数据传输的可靠性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-17
  1.1 本文研究背景和意义  7-8
  1.2 嵌入式系统的发展  8-9
  1.3 差错控制技术的分类  9-14
    1.3.1 差错控制技术简介  9-10
    1.3.2 差错控制方式的分类  10-11
    1.3.3 几种常用的检错码  11-14
  1.4 串行数据通信系统中的差错控制方案设计  14-15
  1.5 文组织结构安排  15-17
第二章嵌入式实时操作系统  17-29
  2.1 操作系统介绍  17-20
    2.1.1 嵌入式系统介绍  17-18
    2.1.2 实时系统介绍  18-19
    2.1.3 常见的几种嵌入式操作系统  19-20
  2.2 嵌入式实时操作系统VxWorks  20-28
    2.2.1 VxWorks 的特点  20-21
    2.2.2 VxWorks 的组成  21-22
    2.2.3 VxWorks 的编程  22-25
    2.2.4 VxWorks 交叉开发环境Tornado  25-28
  2.3 本章小结  28-29
第三章改进型CRC-16 校验码的实现及性能分析  29-37
  3.1 经典CRC 校验的原理与实现  29-31
    3.1.1 CRC 校验的一般原理  29
    3.1.2 CRC 校验的性能分析  29-31
  3.2 改进型CRC-16 校验码在串行通信系统中的实现  31-33
    3.2.1 用余式表计算CRC 校验码的原理  31-32
    3.2.2 改进型CRC-16 在VxWorks 下的实现  32-33
  3.3 改进型CRC 在labview 下的仿真  33-35
  3.4 本章小结  35-37
第四章基于Markov 链的GBN-ARQ 性能优化分析  37-49
  4.1 三种基本的ARQ  37-39
  4.2 GBN-ARQ 的Markov 描述  39-41
  4.3 GBN-ARQ 的性能指标  41-43
    4.3.1 GBN-ARQ 的有效传输效率  41-42
    4.3.2 GBN-ARQ 的传输时延  42-43
  4.4 数值分析和仿真  43-48
    4.4.1 有效传输效率分析  43-44
    4.4.2 传输时延分析  44-46
    4.4.3 最佳帧长分析  46-48
  4.5 本章小结  48-49
第五章基于VxWorks 的串行通信系统的设计与实现  49-61
  5.1 串行通信系统的总体设计  49-52
    5.1.1 串行通信系统的功能分析  49
    5.1.2 串行通信系统中任务的划分  49-51
    5.1.3 软件流程  51-52
  5.2 系统各个任务模块设计  52-56
    5.2.1 主程序模块（Mainapp）  52-53
    5.2.2 通道检测任务（tComQuery）  53
    5.2.3 与上位机通信的任务（tPCDeal）  53-54
    5.2.4 50ms 周期任务（tSendTCCB）  54-55
    5.2.5 SSPC 数据处理任务（tDealCCB）  55-56
  5.3 GBN-ARQ 差错控制方法在系统中的应用  56-59
    5.3.1 GBN-ARQ 协议的定制  56-57
    5.3.2 GBN-ARQ 的实现流程  57-58
    5.3.3 工作日志上传时GBN-ARQ 机制的验证  58-59
  5.4 本章小结  59-61
第六章总结和展望  61-63
  6.1 总结  61-62
  6.2 展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-66
作者在读期间研究成果  66-67

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