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基于以太网的嵌入式控制器设计

作　者: 胡其鹏
导　师: 叶旭东；朱善安
学　校: 浙江大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 嵌入式系统 ARM uC/OS-Ⅱ TCP/IP Lean
分类号: TM571.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 421次
引　用: 9次
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内容摘要


随着嵌入式系统和Internet技术的不断发展,嵌入式系统的Internet接入已经成为近几年的一个热门课题,在许多嵌入式系统中首先要解决的就是TCP/IP协议在嵌入式系统上的实现。 本文首先针对传统以太网难以胜任控制中硬实时要求的问题,提出一些确保以太网在工业控制中实时性的措施。然后描述了基于以太网的嵌入式控制器设计的整体方案,并以ATMEL公司的AT91M40800芯片为核心,设计开发了嵌入式控制器的硬件平台,该平台带有2M Flash、2M SRAM以及10M以太网接口。 另外,我们以开放源代码的实时操作系统uC/OS-Ⅱ为基础,在硬件平台上完成了一个嵌入式TCP/IP协议。并将我们的以太网控制器应用于液位系统的控制,得到了令人满意的结果。 最后对本文的内容做了简要的总结,并提出一些设计中存在的问题,期望在以后的研究中逐步完善。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章 嵌入式系统概述  7-19
  1.1 嵌入式系统简介  7-8
  1.2 嵌入式系统的发展趋势  8-9
  1.3 嵌入式操作系统——RTOS  9-15
    1.3.1 商业嵌入式操作系统：VxWorks, WinCE  10-11
    1.3.2 开源嵌入式操作系统：uCLinux, uC／OS-Ⅱ  11-13
    1.3.3 各种嵌入式操作系统总结  13-15
  1.4 嵌入式Internet及接入技术  15-18
  1.5 本文主要内容  18-19
第二章 以太网实时性的分析  19-29
  2.1 以太网概述  19-21
  2.2 提高以太网实时性能的方法  21-29
    2.2.1 交换技术  22-23
    2.2.2 全双工通信模式  23-24
    2.2.3 虚拟局域网技术  24-25
    2.2.3 质量服务(QoS)  25-29
第三章 以太网控制器的整体设计  29-44
  3.1 以太网控制器的系统组成  29-30
  3.2 TCP／IP协议  30-33
    3.2.1 IP  31
    3.2.2 ARP  31-32
    3.2.3 TCP  32-33
    3.2.4 UDP  33
    3.2.5 ICMP  33
  3.3 AT91M40800概述  33-39
    3.3.1 存储器  36
    3.3.2 片内外围  36-37
    3.3.3 输入／输出  37
    3.3.4 复位  37-38
    3.3.5 仿真功能  38
    3.3.6 重映射  38-39
  3.4 RTL8019AS概述  39-40
  3.5 以太网控制器的硬件结构  40-44
第四章 uC／OS-Ⅱ的分析与移植  44-59
  4.1 uC／OS-Ⅱ内核结构  44-49
    4.1.1 任务  45
    4.1.2 任务管理  45-48
    4.1.3 任务调度  48
    4.1.4 任务间通信与同步的实现  48-49
    4.1.5 时钟控制的实现  49
  4.2 移植uC／OS-Ⅱ要满足的要求  49-50
  4.3 uC／OS-Ⅱ的移植  50-55
    4.3.1 程序中实现开／关中断  50-51
    4.3.2 堆栈的初始化  51-52
    4.3.3 OSStartHighRdy的实现  52
    4.3.4 任务级上下文切换的实现  52-53
    4.3.5 时钟中断服务程序的实现  53-54
    4.3.6 中断上下文切换的实现  54-55
  4.4 调试原理及方法  55-56
  4.5 启动代码的编写  56-59
第五章 TCP／IP协议栈的实现  59-82
  5.1 问题的提出  59
  5.2 实现TCP／IP协议栈的几个可选方案  59-65
    5.2.1 Interniche公司的嵌入式TCP／IP协议栈  59-60
    5.2.2 LwIP  60-63
    5.2.3 ulP  63
    5.2.4 TCP／IP Lean  63-65
  5.3 TCP／IP协议的实现  65-75
    5.3.1 准备工作  65-67
    5.3.2 ARP协议的实现  67-68
    5.3.3 IP协议的实现  68-70
    5.3.4 ICMP协议的实现  70-71
    5.3.5 UDP协议的实现  71-72
    5.3.6 TCP协议的实现  72-74
    5.3.7 HTTP协议及简单Web Server的实现  74-75
  5.4 在uC／OS-Ⅱ上实现TCP／IP协议  75-76
  5.5 应用——嵌入式远程液位控制系统  76-82
    5.5.1 系统构成和功能  76-77
    5.5.2 嵌入式控制器软件设计  77-79
    5.5.3 控制器与客户端的数据通信协议  79-82
第六章 结束语  82-84
参考文献  84-88
作者在攻读硕士学位期间发表的论文  88-89
致谢  89

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 控制器、接触器、起动器、电磁铁 > 控制器 > 特殊控制器
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