《毕业设计（论文）-ARM的以太网转换器的设计与实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-ARM的以太网转换器的设计与实现（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大连理工大学专业学位硕士学位论文摘 要相对于其它通信方式来说，激光通信具有独特的优越性，其具有强大的抗电磁干扰的能力、较强的有电保密性能、良好的电磁兼容性。对于战场移动指挥条件下的通信需要，激光通信也能够表现出良好的适应性。不仅可以临时架设激光通信系统作为移动通信的转接，可以在野外的高山之间架设激光通信系统，还可以在陆、海、船三者之间实现激光通信系统的架设等等。在未来军事通信网络的发展中，激光通信将会成为通信手段的主流，因其优越的性能，受到了世界多个国家的广泛关注。本文建立的以太网系统，将网络芯片和ARM以及C/OS-II操作系统的优点加以融合，使以太网得以实现与激光通信系统的良好连接。本文的
2、设计中搭建的硬件系统由网络芯片、AT91RM9200处理器、存储器为主要部件，并在AT91RM9200处理器上成功的将C/OS-II操作系统进行移植。对构建完成后的系统进行了整体的试验测试，测试结果证明本系统可以良好的实现对以太网数据的转换，使100Mbps以太网数据可以转换为8Mbps的PECL电平数据，以满足在激光发射系统中进行数据传输的需要。关键词： ARM C/OS-II； 数据转换； 以太网Design and Implementation of Ethernet Transfer Based on ARMAbstractCompared with other means of co
3、mmunication, laser communication has the unique superiority, it has strong ability of anti electromagnetic interference, strong electromagnetic compatibility of electrical performance of confidentiality, good. The need for battlefield communications mobile command conditions, laser communication can
4、 also showed good adaptability. Can not only temporary erection laser communication system as the mobile communication adapter, laser communication system in field erected between the mountains, still can be in between the land, sea, the ship three laser communication system construction etc. In the
5、 future development of military communication network, laser communication will become the main means of communication, because of its superior performance, are widely concerned by many countries in the world.Ethernet system established in this paper, the advantages of the network chip and ARM and C
6、/OS-II operating system to be integrated, so that the Ethernet can be realized with the good connection of the laser communication system. The hardware system built in this design by the network chip, AT91RM9200 processor, memory is the main component, and in the AT91RM9200 processor will be the suc
7、cess of C/OS-II operating system transplant. To construct the system after the completion of the test the whole, the test results show that the system can realize the conversion of the Ethernet data better, make 100Mbps Ethernet data can be converted to the PECL level 8Mbps data, in order to meet th
8、e need of data transmission in the laser emission systeKey words：ARM; C/OS-II; data transfer; ethernet目 录摘 要IABSTRACTII1 引 言11.1 研究背景11.2 研究目的31.3 理论依据31.4 研究方案41.4.1 结构框架设计41.4.2 基本性能要求41.4.3 处理器的选择52 相关技术分析62.1 体系结构62.2 TCP/IP协议72.2.1 ARP和RARP92.2.2 IP112.2.3 TCP142.3 编码方式152.3.1 基带传输码型分析162.3.2 差
9、分曼彻斯特码172.4 CSMA/CD183 嵌入式系统设计203 1ARM微处理器概述203.2 ARM微处理器体系结构203.2.1 嵌入式硬件体系结构213.2.2 ARM9微处理器结构233.3 基于ARM的嵌入式系统开发243.3.1 嵌入式软件开发流程243.3.2 嵌入式操作系统253.3.3 应用程序253.3.4 ARM集成开发环境264 C/OS-II的移植设计与测试294.1 C/OS-II移植设计294.1.1 OS_CPU.H的移植294.1.2 OS_CPU_C.C的移植314.1.3 OS_CPU_A.ASM的移植324.2 移植测试345 转换器的实现365.1
10、 数据转换原理365.1.1 物理层数字信号接收和电平判决365.1.2 帧数据的拆包395.2 数据转换硬件设计395.2.1 系统整体硬件设计395.2.2 帧处理模块设计405.2.3 输出信号编码电路设计415.2.4 TTL电平转换为PECL电平415.3 数据转换软件设计425.3.1 转换软件程序流程图425.3.2 初始化过程435.3.3 数据转换处理过程486 实验测试516.1 测试码速率516.2 环境模拟测试52结 论54致 谢55参 考 文 献56-1-1 引 言随着计算机技术、通信技术的飞速发展，人们通过计算机进行网络互连的同时，嵌入式设备接入网络的需求越来越大。
11、建立一种高速廉价、实时性和开放性好、可靠性高的网络的需求也越来越大。这种以高性能的嵌入式处理器为主控制器，可以有效地提高系统的实时性可靠性和软件编程的灵活性。 C/OS-II这种小型硬件实时嵌入式操作系统内核具有源码公开便于移植、免费型、易控制、小规模、高性能、可固化、可剪裁、可靠性强等突出优点。ARM微处理器应用以来，其独特的优势特点受到了行业内的广泛认可。ARM微处理器不仅处理效率高，而且功耗低，成本也很经济，表现出很强的可靠性和功能性，受到了业界的一致认可并得以广泛的推广应用。也正是因为这些优点，使得ARM的嵌入式技术被应用于多个重要领域，包括：电子通信、智能仪器仪表、计算机信息系统、国
12、防军事、加工制造业以及轻重工业的数控。1.1 研究背景大气激光通信技术是近年新兴一种无纤光通信技术，其以光信号作为信息传输点的载体。大气激光通信技术的传输信道为大气，承载载波光信号的传输，使光信号得以实现点于多点间或者点与点间的通信。无线通信使其随意移动到任何地点并使移动沟通成为可能。从而比其它一些通信方式有更好的应用价值。此技术以半导体激光器为光源，以无线数字通信系统为通信支撑，主要在有固定点使用以及执行应急抢通任务时使用，发挥了重要的作用。大气激光通信设备不仅具有良好的抗电磁干扰能力、稳定性好、可靠性高等特点，而且组网灵活、安装和维护都极为方便简单、性价比高，同时，其还支持多种速率的数据传
13、输，包括：语音、图像等数据，优势特点突出，应用领域广泛。其不仅在很多入网应急设备，如：电话网、数据网、微蜂网中使用，还可在一些光缆和电缆不便敷设的近距离场合中使用。因此，激光通信应用领域和应用前景都十分广阔。大气激光技术以其表现出的良好特点，受到了信息技术行业的广泛关注，成为通信行业中的热门技术。随着技术的进步和新部件的不断开发，大气激光通信技术具有更广阔的发展空间，其作用和地位必将不断的提高，成为全球通信网络中不可或缺的重要技术。本文的网络转换器的设计，其主要的应用目的在于使激光发射系统通过网络转换器将数据进行有效转换得以实现与以太网的连接，从而是以太网数据能够实现激光传输。在这个过程里，首
14、先应解决的问题是如何实现嵌入式设备与网络互连。本文中转换器的设计利用ARM嵌入式系统处理速度快、功耗低、价格低、可靠性高、功能强以及网络芯片应用于流媒体数据处理的特点；通过将以上优点加以结合使用，实现将以太网的数据通过转换器转换为满足激光传输的数据类型，使其在激光发射系统中得以实现数据的传输。嵌入式系统定义为：以应用为中心，计算机技术为基础，适应应用系统对功能，软硬件可剪裁，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的计算机系统。在此之前，对于嵌入式产品的多以控制为主要作用，处理器的运行也是在封闭式的环境之下，大多数嵌入式系统还处于单独应用的阶段，以MCU为核心，与伺服、监测、指示设备配合实现的功能，以
15、完成如：查询、搜索、控制等具有特定性特定的工作。因为系统是单独应用的，处于一种孤立的工作状态，因此在这种封闭运行环境下的嵌入式系统作用发挥具有很强的局限性，不能充分的发挥其本身具有的真正功能。现今Internet成为了社会重要的基础信息设施，是重要的信息流通渠道，如果嵌入式系统能连接到Internet上，则可以方便、低廉地将信息传送到世界上的任何地方。随着信息技术的不断发展，网络技术的不断进步以及电子产品的不断开发，在互联网中接入嵌入式系统越来越成为一种必然的需求。嵌入式系统和控制器相连接的系统模式已经在一些工业领域中被应用。嵌入式系统可以对多个控制器进行集中控制，不仅大大的提高的工作生产的效率，而且使用成本较低，经济性强，使集中管理的模式得以良好的实现。在一些工业和汽车应用中，为了实现多个MCU之间的信息交流，利用CAN、RS-485RS-232等总线将MCU组网，但这种网络的通信协议也比较少，有效半径比较有限，并且是孤立于Internet以外的。随
