基于单片机的以太网嵌入式控制器设计

1、 基于单片机的以太网嵌入式控制器设计 吴强， WU QIANG作者： 作者单位：刊名： 郑州轻工业学院计算机与通信工程学院,450002微计算机信息英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数： CONTROL & AUTOMATION2008，24(8)0次 参考文献(4条) 1.董小国.王蓉 基于Web的中水远程监控系统的设计与实现期刊论文-微计算机信息 2006(34) 2.隋运峰.刘一博.谢意.周建鸿 TCP在有线电视网络中的问题和解决方法期刊论文-微计算机信息 2006(12)3.ARM7TDMI(Rev4)Technical Reference Manual4.俞建新 嵌入式应用程序开发综

2、合实验9例 2006相似文献(10条) 1.学位论文 亢俊红 以ARM7为内核的CAN以太网数据转换控制器 2006目前，在大多数工业应用中，为了实现多个MCU之间的信息交流共享，利用各种现场总线将MCU组成网络，但是这种网络的传输速度低，有效半径小，而且很难将多个厂家的产品有效的组织成一个网路。以太网无论在速度还是距离上相比起现场总线都有着很大的优势，但是以太网由于自身的缺陷不适宜用到现场层的仪表中。为了将两种通信方式有效的结合起来优势互补，“工业网关”产品无疑是一个不错的选择。使用“工业网关”的优点在于 ：首先，数据从设备到控制室的传输速度可以大大的提高；同时，通过以太网可将使用不同现场总

3、线的各厂家的产品有效的组织和管理起来。本文详细讨论了CAN以太网数据转换控制器及上位机配置软件的设计。CAN以太网数据转换控制器是一个在上位机与底层设备之间承担数据转发和控制的“工业网关”设备，控制器同上位机之间通过以太网相连，与下位机之间通过CAN和485总线通讯，有效的解决了丹东 测控公司的产品数据传输速率低、警报数据不能主动上传的问题。在硬件设计方面采用以ARM7为内核的LPC2294为核心芯片，外扩有四个CAN接口，两个485接口，两个网络接口等 ，经过硬件原理图设计、PCB图设计并最终完成硬件调试。软件方面以源码公开的C/OS-操作系统为软件的底层支持平台，采用多任务的程序设计思想，

4、通过一个主任务和7个用户任务完成系统各部分的软件功能。上位机配置软件使用VC+和SQL数据库完成编制，软件负责完成对数据转换控制器参数 、上行表、下行表以及设备参数等数据的配置。此外，在以CAN-以太网数据转换控制器为硬件平台的基础上，本论文还详细讨论了通过网络远程实现嵌入式产品软件在线下载升级的实现方法。该方法通过对嵌入式系统软件合理规划，将程序划分为引导程序和应用程序两部分，通过合理设计引导程序实现应用程序可靠的远程下载、升级。 2.学位论文 高展 以太网介质访问控制器（MAC）的研究 2004 本论文的课题是以太网介质访问控制器(MAC)的研究,结合网络处理器的研究项目完成了10M/10

5、0M以太网MAC控制器的设计和PCI总线接口的设计,实现了一个PCI总线接口可裁减的以太网MAC控制器IP软核.并完成了IP核的仿真、测试和FPGA验证.作者在广泛收集和分析资料的基础上,着重研究了以太网MAC控制器的体系结构,其间借鉴了许多成功的以太网MAC控制器产品的体系结构.本论文对以太网MAC控制器的设计和PCI总线接口的设计进行了详细的分析阐述.包括体系结构的设计,各功能子模块的划分和功能描述,以及它们的协调工作.并且通过编写测试基准程序完成了功能仿真和布局布线后的时序仿真,验证了设计的正确性和实用性. 3.期刊论文 黄强.周东泳.李拓.J.S.Smith.HUANG Qiang.Z

6、HOU Dong Yong.LI Tuo.J.S.Smith 基于以太网的控制器 网络的嵌入式网关开发 -电子技术应用2007,33(1)基于以太网和控制器区域网总线通信系统的集成通信网关系统的开发.系统在以太网和控制器区域网总线间交换控制信息,以实现分布式控制和监测.4.学位论文 李庆山 网络冰箱控制器中的以太网网关设计 2005 本文目的在于设计并实现一种适用于网络冰箱的以太网网关。在开发的过程中本文对所涉及到的硬件和软件问题进行了研究，设计了一种具有高性价比的网关硬件实现方案，并且在软件设计中围绕着嵌入式处理器的特点对网络协议的应用进行了简化设计。本文的研究内容主要包括以下几个方面：(1

7、)研究网关底层模块的控制结构，简化结构，减少器件，以高性能8位单片机和以太网控制器为核心构建网关的硬件方案。(2)根据网关的软件架构进行软件设计，研究Linux系统的TCP/IP协议栈，对标准的TCP/IP协议进行筛选和简化，设计并实现适合嵌入式系统的网络协议栈。 (3)在实现TCP/IP协议栈的基础上，采用B/S的结构模式，在以太网网关上设计并实现一个简单的WEB服务器。 (4)对完成设计的网关进行测试，根据测试结果提出并解决存在的问题。本文对以太网网关在硬件和软件方面的应用特性进行了仿真和测试，为嵌入式处理器在以太网网关中的应用提供了参考。 5.学位论文 吴俊杰 IEEE802.3以太网M

8、AC控制器的设计 2008IEEE802.3以太网标准是由IEEE( titute of Electrical and Electronics Engineers)在1982年推出的网络规范,经过多年的发展,已成为当前主流的网络技术之一。与此同时,嵌入式系统迅速发展,嵌入式芯片在网络通信领域中得到广泛应用。因此,将以太网技术应用于嵌入式系统中具有实际的意义。以太网主要分为介质访问控制(MAC)和物理传输(PHY)两个部分,MAC控制数据包的收发,是以太网的核心,论文的主要工作就是设计基于AHB总线的以太网MAC控制器。论文首先介绍了IEEE802.3以太网MAC层协议,在此基础上提出了设计方案

9、,构建整体硬件电路并进行功能模块的划分,用VerilogHDL语言对以太网MAC控制器各个功能模块和接口进行RTL设计,包括发送模块、接收模块、MAC控制模块、MII管理模块、状态模块、寄存器模块以及AHB总线接口和以太网PHY接口的设计,并在ModelSim仿真环境中进行功能仿真。在完成功能仿真后,将以太网MAC控制器经过逻辑综合并映射到FPGA中,搭建软硬件测试环境,进行板级测试验证,并对验证结果进行了分析。论文的最后总结课题的整个工作,指出存在的不足以及进一步的工作方向。测试和验证结果表明,论文所设计的以太网MAC控制器能够支持10Mbps、100Mbps工作速度,支持半双工和全双工作模

10、式,支持MII和RMII以太网PHY接口标准,在各种工作速度和工作模式下都具有较低的丢包率。同时,因为以太网MAC控制器使用标准的AHB总线接口,便于集成到各种嵌入式设计中,为嵌入式应用提供对以太网的支持。 6.期刊论文 曹娟.曲海龙.CAO Juan.QU Hai-long 以太网物理隔离控制器的设计与实现 -南通学报（自然科学 版）2008,7(2) 以太网物理隔离系统由物理隔离控制器和用户终端组成.物理隔离控制器基于MCF5271设计,含用户身份识别和用户网络切换两个主要功能,可通过FPGA芯片控制8片KS8995,支持8个通道的物理隔离.由于采用嵌入式以太网技术,该设计具有无附加网络干

11、扰和支持三层网络控制等优点,可作为物理隔离技术的实验研究平台.测试表明:物理隔离控制器能够与用户终端稳定的交互信息,并实现网络切换的功能. 7.学位论文 孙静 基于以太网智能家居控制器的研究及实现 2006 随着现代4C技术(计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示技术)的迅速发展以及人们生活水平的不断提高，智能家居已成为智能建筑的一个重要分支。智能家居(SmartHome)是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理于一体的高效、舒适、安全、便利的居住环境。本课题旨在设计一种成本低廉、面向普通家庭的、集本地控制和远程控制于一体的智能家居控制器，主要用于控

12、制电视机、电冰箱、空调等家用电器的运行状态。智能家居控制器采用8位单片机W78E58B作为核心处理单元。本地端以红外通信技术为基础，发射端采用NB9148红外编码模块，接收端采用SJ1838进行接收解调。解调后的信号送至W78E58B，利用外部中断和定时器对信号进行识别，进而控制家居中各种设备执行相应的操作。远程控制的硬件平台由W78E58B和以太网控制器RTL8019AS等器件组成，软件主要以精简TCP/IP协议栈为核心，两者共同组建了嵌入式智能家居Web服务器。精简TCP/IP协议栈包括了以太网控制器驱动程序、ARP协议模块、IP协议模块、ICMP协议模块、TCP协议模块和HTTP协议模块

13、。在HTTP协议的基础上，通过公共网关接口CGI实现浏览器与智能家居Web服务器的动态交互。用户可以使用任意的浏览器对家居中的设备和环境进行监测和控制。 最后，本文在以太网中对智能家居控制器进行了测试。结果表明，该系统操作灵活、性能稳定，具备良好的开发与应用前景。整个课题取得了预期的效果。 8.学位论文 段茂强 以太网MAC控制器IP核设计 2006本文主要阐述以太网控制器MAC层功能的实现。在本文中首先介绍了课题的来源背景及其意义，然后详细的介绍了IEEE802.3以太网协议，接着重点对整个MAC系统的内部结构、模块划分，对各个模块的设计进行了详细的描述。其次给出了测试平台的搭建、实现结果及

14、时序仿真波形图。在论文中简单的介绍了IEEE1588协议，应用这个协议将可以对MAC功能进行扩充。这是解决工业以太网在实时性要求的一个不错的解决办法。本文对MAC层中的主要功能模块，诸如发送模块、接收模块、MAC控制模块、与物理层和主机的接口以及CRC、CSMA/CD、HASH表等算法做了介绍，给出了实现的方法。在系统方案设计过程中，对模块如何合理划分及各个模块之间如何协同工作，做了仔细的设计。按照TOP-DOWN的设计思路，自上而下的设计方法将各个模块逐一细化。各模块之间通过端口信号通信进行连接。模块内部则由状态机控制时序。最后给出相应模块的设计说明文档。在编写代码时，尽量考虑硬件的实现方式

15、，充分考虑芯片内部资源的合理开销及Verilog语言的可并发执行的设计理念，力求做到面积小而速度块，以满足产品成本、性能和实用性的要求。在底层电路设计过程中，选用硬件描述语言VerilogHDL12，对模块进行具体实现。最后搭建测试仿真平台，对设计进行验证。最终的目的：设计出一个可以重用的以太网MAC控制器IP核。 9.学位论文 基于ARM9的工业控制器 2006随着计算机、通讯和控制技术的发展,工业控制系统正在朝着网络化、分布化的方向发展.以太网以其灵活性、开放性、高效性以及低成本等优点,正在逐步进入工业控制领域.目前,以太网已经用于工业控制网络系统的信息层,而将以太网用于现场I/O级,实现

16、E网到底则是当前工业控制领域研究的一 个热点.半导体技术的迅猛发展使得微控制器集成度越来越高,计算速度越来越快,价格和功耗越来越低.近年来异军突起的一些32位ARM微控制器工作主频高达几百兆,实时性问题得到了很好的解决.有些ARM控制器还集成了以太网MAC控制器、存储器管理单元MMU以及各种外围模块,可以运行操作系统,给底层设备入网提供了可行的解决方案.本文就是基于ARM微控制器AT9lRM9200,开发了一款带有以太网通讯端口的工业级控制器.该控制器具有以太网、RS-232、RS-485等多种通信端口,多路模拟量和数字量的输入输出通道,并且具有很强的可靠性和抗干扰性,为工业底层设备的入网提供

17、了保障.本文的主要工作为:硬件方面,开发了基于AT91RM9200的控制器核心板、模拟量扩展板和数字量扩展板；软件方面,移植了启动加载程序BootLoader、移植了支持网络功能的Linux操作系统、开发了相关驱动程序.最后对系统性能进行了相关测试. 10.学位论文 王舜尧 双电源转换控制器及其以太网接口的开发 2003 该文在分析国内外双电源转换控制器功能的基础上,完成了微机化双电源转换控制器的样机设计和全部调试工作.和已有的产品相比,除具有灵活的故障电压阈值和转换延时设定的基本功能外,控制器实现了电源转换过程中的负载管理功能,即在转换过程中,根据主、备电源容量,按下级负载的不同优先级增减配电网中的负载.控制器利用硬件电路实现了主、备电源三相电压的故障识别,简化了控制器程序设计.针对低压配电网自动化管理要求,分析了基于以太网技术的组网方式,采