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基于以太网的智能传输接口研究与实现

作　者: 宋会亮
导　师: 龚尚福
学　校: 西安科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 智能传输接口串口网络协议转换 LPC2210 μC/OS-Ⅱ移植串口驱动
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 15次
引　用: 2次
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内容摘要

基于以太网的智能传输接口研究是为了把RS232串口通信和RS485/422总线通信统一到以太网中,即完成串口-网络协议转换。由于RS232和RS485/422的传输距离有很大的局限性,而且串口的数据传输速率大小受条件的限制,因此,需要一个串口-网络协议转换器实现串口数据向网络数据的转换,从而提高数据传输的稳定性。它可以使主机从繁重的事务中解脱出来,只需要完成以太网通信即可,这样就增加了数据宽度,使其能更好的为计算机监控系统服务。本文设计了一个嵌入式串口-网络智能传输接口,它主要完成串口模块和以太网模块之间的协议转换,以及串口和以太网之间数据的存储控制与转换。同时,它可以对多种类型的数据进行处理,一方面,接收来自串口设备的数据流,并对其进行格式转换,使之成为可以在以太网中传播的数据帧;另一方面,也可以将以太网中的数据帧转换成串行数据送达相应的串口设备,即完成了RS232,RS485/422和以太网之间的双向转换。对该接口的设计主要分为硬件和软件两个方面。硬件部分将μC/OS-Ⅱ作为嵌入式操作系统,选择LPC2210作为控制器,串口处理模块采用MAX3232芯片对UART进行RS232电平转换,以太网控制芯片选用常用的10M ISA总线接口的RTL8019AS。为了满足通信过程中的数据缓存和一定的系统运行空间的需求,片外扩展了512K字节的SRAM,2M的片外FLASH用来存放代码。在硬件中分别对控制部分,电源部分,网络传输部分,串口传输转换部分做了详细的分析与说明,软件部分中通过对串口及串口通信理论的研究,给出了系统启动代码实现,编写了串口驱动、网卡驱动程序,实现了μC/OS-Ⅱ操作系统的移植,对TCP/IP协议栈的主要工作过程及部分实现代码进行了论述,最后对μC/OS-Ⅱ操作系统移植结果和系统功能进行了测试。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-11
1 绪论  11-17
  1.1 选题背景及研究意义  11-13
  1.2 智能传输接口的发展和趋势  13-15
  1.3 论文的主要工作及内容组织  15-17
2 串口-网络智能传输接口相关理论研究  17-25
  2.1 课题研究的必要性及可行性  17-18
    2.1.1 研究的必要性  17
    2.1.2 研究的可行性  17-18
  2.2 智能传输接口的分类及特点  18-19
  2.3 嵌入式技术  19-21
    2.3.1 嵌入式定义  19-20
    2.3.2 嵌入式的硬件  20
    2.3.3 嵌入式的软件  20
    2.3.4 嵌入式系统开发流程  20-21
  2.4 TCP/IP 协议集  21-24
    2.4.1 IP 协议  21-22
    2.4.2 TCP 协议  22
    2.4.3 UDP 协议  22
    2.4.4 ICMP 协议  22
    2.4.5 ARP 协议  22-23
    2.4.6 网卡MAC 地址  23-24
  2.5 本章小结  24-25
3 智能传输系统的总体设计及选材  25-35
  3.1 系统设计任务及要求  25-26
    3.1.1 系统设计任务  25
    3.1.2 系统实现的功能  25-26
  3.2 微处理器  26-28
    3.2.1 选材依据  26
    3.2.2 ARM 处理器和ARM 内核  26-27
    3.2.3 选用LPC2210 ARM7 处理器的理由  27-28
  3.3 嵌入式操作系统（RTOS）介绍及选择  28-31
    3.3.1 RTOS 的主要分类  28-29
    3.3.2 选用嵌入式操作系统（RTOS）的理由  29
    3.3.3 选用μC/OS-Ⅱ RTOS 的理由  29-31
  3.4 RTL8019AS 网卡芯片  31-32
    3.4.1 RTL8019AS 网卡芯片简介  31
    3.4.2 选用RTL8019AS 网卡芯片的理由  31-32
  3.5 系统方案  32-34
    3.5.1 硬件总体设计  33
    3.5.2 软件总体设计  33-34
  3.6 本章小结  34-35
4 智能传输系统硬件设计  35-47
  4.1 控制部分  35-40
    4.1.1 嵌入式处理器  35-36
    4.1.2 嵌入式处理器分类  36-37
    4.1.3 LPC2210 处理器内部构造  37-38
    4.1.4 LPC2210 寻址和映射  38-40
    4.1.5 LPC2210 引脚设置  40
  4.2 电源模块设计  40-43
    4.2.1 前级电源设计  41
    4.2.2 后级电源设计  41-42
    4.2.3 时钟设计  42-43
  4.3 串口传输转换模块的设计  43-44
  4.4 网络传输模块设计  44-46
    4.4.1 RTL8019AS 内部结构  44
    4.4.2 RTL8019AS 引脚分布  44-45
    4.4.3 RTL8019AS 和LPC2210 硬件连接  45-46
  4.5 本章小结  46-47
5 智能传输系统软件设计  47-68
  5.1 启动代码  47-48
  5.2 μC/OS-Ⅱ的移植  48-55
    5.2.1 μC/OS-Ⅱ概述  48
    5.2.2 编译器的选择  48-49
    5.2.3 任务模式的选取  49
    5.2.4 移植要求  49
    5.2.5 μC/OS-Ⅱ体系结构  49-50
    5.2.6 修改OS_CPU.H  50-52
    5.2.7 修改 OS_CPU_C.C 文件  52-54
    5.2.8 修改OS_CPU_A.ASM  54-55
  5.3 用于μC/OS-Ⅱ的LPC2210 UART0 驱动  55-59
    5.3.1 UART0 结构  55-56
    5.3.2 驱动程序的目的  56
    5.3.3 UART0 驱动函数模块  56-59
  5.4 网卡驱动函数及注解  59-60
  5.5 TCP/IP 协议栈的设计  60-67
    5.5.1 协议说明  61
    5.5.2 RTL8019AS 数据帧分析  61-63
    5.5.3 数据帧的发送接收过程  63-64
    5.5.4 其他协议在本系统应用  64-65
    5.5.5 协议栈实现过程  65-67
  5.6 测试功能  67
  5.7 本章小结  67-68
6 结论  68-70
  6.1 论文工作总结  68-69
  6.2 展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-74
附录  74

基于以太网的智能传输接口研究与实现

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