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基于嵌入式系统的通信控制器设计与开发

作　者: 彭旭
导　师: 顾学迈
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 深空通信通信控制器链路层协议嵌入式系统
分类号: TP368.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

神舟五号、六号的相继成功发射,标志着中国航天事业发展有了长足的进步,同时也代表着我国尖端科技和综合国力的水平。人们迫切要求对深空进行下一步的探索。月球作为离我们最近的星体,成为了最有可能近期实现的目标。目前国家已经制定了相关的日程,准备发送月球探测器对月球进行考察。在很多方面,深空通信与地面通信是不一样的。因此根据深空环境制定相应的措施和办法是目前重要的任务。本课题要对月球车探测器的通信控制器进行设计,能够在月表与着陆器和地面站进行数据的传送。通信控制器主要对链路协议进行控制,本文针对月地、月表的空间信道特点,提出了其在链路层的可取方案。同时在软件上实现了全双工通信。首先,研究了深空通信的特点以及应用较为广泛的空间通信协议,如CCSDS、OMNI等空间通信协议族。根据通信控制器对链路层协议进行控制的主要功能,分别分析了月地、月上空间通信的信道特点,进而提出了相应链路协议的控制方案。然后,文章深入的研究了数据链路层协议HDLC的格式与使用规则,分别根据月月信道和月地信道的特点进行帧调整。根据这些调整,本文用VC++作为编程平台,在Windows系统下对HDLC进行了软件实现。再次,本文对MPC850的硬件结构的进行了研究分析,将开发板、MPC850以及宿主机进行连接,按照要求对宿主机、网络环境等进行了初始化设定。本文着重研究了通信模块的作用和工作方式,为基于MPC850芯片的片上软件实现做准备。最后,本文中使用了MPC850+Linux作为系统开发平台,针对指定的链路层控制协议以及开发平台的特点,实现了全双工通信,并通过测试验证了所设计的基于嵌入式平台的通信控制器的可用性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题的研究意义与背景  9-10
  1.2 月球车探测器的发展概况  10-12
  1.3 嵌入式系统概述  12-13
  1.4 本文主要研究内容以及结构  13-15
第2章深空通信协议的研究  15-29
  2.1 深空通信协议的研究  15-17
    2.1.1 空间通信协议的要素  15
    2.1.2 深空通信的特点  15-17
  2.2 目前常用的空间通信协议族介绍  17-23
    2.2.1 CCSDS通信标准  18-22
    2.2.2 基于OMNI的空间通信协议族  22-23
  2.3 空间通信协议的链路协议的比较  23-28
    2.3.1 链路层通信协议的组成部分和作用  23-25
    2.3.2 CCSDS标准和OMNI方案的比较  25-26
    2.3.3 信道分析  26-27
    2.3.4 在空间网络使用HDLC的好处  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章基于HDLC的链路层协议研究与设计  29-48
  3.1 HDLC协议研究  29-35
    3.1.1 HDLC 的产生背景  29-31
    3.1.2 HDLC 帧结构  31-35
  3.2 HDLC的软件实现  35-44
    3.2.1 数据分组  36-38
    3.2.2 地址字段和控制字段实现  38-40
    3.2.3 循环码(CRC)编码与译码实现  40-42
    3.2.4 “0”填充与去除  42-44
  3.3 HDLC链路性能分析  44-47
  3.4 本章小结  47-48
第4章月球车通信控制器硬件平台  48-56
  4.1 月球车通信系统总体介绍  48-49
  4.2 月球车通信控制器开发环境  49-50
  4.3 通信控制器的硬件构成  50-52
    4.3.1 月球车车载通信控制器  50-51
    4.3.2 着陆器通信控制器  51-52
  4.4 芯片的选取以及MPC850 介绍  52-55
  4.5 本章小结  55-56
第5章通信控制器的软件实现  56-69
  5.1 嵌入式Linux系统  56-58
    5.1.1 嵌入式Linux特点  56-57
    5.1.2 与其他实时多任务操作系统比较  57-58
  5.2 嵌入式Linux系统的交叉编译  58-59
    5.2.1 嵌入式 Linux 开发环境的构造  58
    5.2.2 Gcc 交叉编译器  58-59
    5.2.3 嵌入式 Linux 调试技术  59
  5.3 基于HDLC协议的全双工通信的实现  59-64
    5.3.1 双工通信的工作方式  59-61
    5.3.2 双工通信的程序设计  61-63
    5.3.3 优先级的定义  63-64
  5.4 程序结果验证  64-68
  5.5 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-75
致谢  75

基于嵌入式系统的通信控制器设计与开发

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