數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域,隨著精細(xì)化、智能化、多路采集的待測(cè)設(shè)備和場(chǎng)景越來(lái)越多,對(duì)采集傳輸系統(tǒng)的能力提出了越來(lái)越高的要求。傳統(tǒng)的貨架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)很難滿足特定的需求,而非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的采集系統(tǒng)有很強(qiáng)的針對(duì)性,且價(jià)格昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以適用于普遍的采集應(yīng)用場(chǎng)景。因此,實(shí)現(xiàn)一個(gè)具備高性能、高靈活性和低成本的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),是當(dāng)前社會(huì)、工業(yè)發(fā)展的迫切需求。隨著集成電路與信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的高性能、集成化設(shè)計(jì)提供了新思路。借助網(wǎng)絡(luò)卸載引擎思想,基于FPGA實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的邏輯設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)一種具備高傳輸速率、高可靠性、靈活性和低成本的以太網(wǎng)傳輸鏈路。旨在研究基于硬件可編程器件實(shí)現(xiàn)軟件協(xié)議硬件化的實(shí)施方案,為分布式數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域的高速數(shù)據(jù)卸載和傳輸鏈路加速提供一種可行性方案。本文首先結(jié)合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議的功能特點(diǎn),提出TCP/IP協(xié)議族裁剪方案,只保留保證數(shù)據(jù)高速傳輸和可靠性的必要協(xié)議。采用分層處理、模塊化的設(shè)計(jì)方法,按照“接收解析-數(shù)據(jù)處理-組幀發(fā)送”的順序,實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議通信的基本功能。在此基礎(chǔ)上,深入研究TCP關(guān)鍵技術(shù),在FPGA...

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究目的和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要工作
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)
第2章 以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議
    2.1 TCP/IP協(xié)議族
        2.1.1 TCP/IP協(xié)議
        2.1.2 TCP/IP通信過(guò)程
    2.2 硬件TOE技術(shù)
    2.3 TCP/IP硬件協(xié)議棧
        2.3.1 以太網(wǎng)MAC幀
        2.3.2 ARP協(xié)議
        2.3.3 IP協(xié)議
        2.3.4 ICMP協(xié)議
        2.3.5 UDP協(xié)議
        2.3.6 TCP協(xié)議
    2.4 TCP關(guān)鍵技術(shù)理論
        2.4.1 滑動(dòng)窗口
        2.4.2 超時(shí)與重傳
        2.4.3 擁塞控制
    2.5 其他重要技術(shù)
        2.5.1 Internet校驗(yàn)和
        2.5.2 CRC校驗(yàn)和
        2.5.3 RAM緩存IP核
        2.5.4 千兆以太網(wǎng)接口
    2.6 本章小結(jié)
第3章 TCP/IP硬件協(xié)議棧的研究與設(shè)計(jì)
    3.1 TCP/IP硬件協(xié)議�？傮w設(shè)計(jì)
    3.2 MAC接收與解析模塊
    3.3 ARP、IP、ICMP接收模塊
        3.3.1 ARP接收與應(yīng)答
        3.3.2 IP接收與解析
        3.3.3 ICMP接收與應(yīng)答
    3.4 UDP設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        3.4.1 UDP接收解析模塊
        3.4.2 UDP發(fā)送組幀模塊
    3.5 TCP服務(wù)器邏輯設(shè)計(jì)
        3.5.1 TCP服務(wù)器狀態(tài)機(jī)
        3.5.2 校驗(yàn)和預(yù)計(jì)算算法
        3.5.3 超時(shí)與重傳控制
        3.5.4 改進(jìn)擁塞控制算法
        3.5.5 請(qǐng)求應(yīng)答隊(duì)列管理
    3.6 報(bào)文封裝與仲裁設(shè)計(jì)
        3.6.1 CRC32 超前計(jì)算算法
        3.6.2 頂層發(fā)送仲裁控制
    3.7 TCP/IP協(xié)議棧綜合結(jié)果
    3.8 本章小結(jié)
第4章 TCP/IP硬件協(xié)議棧的仿真與實(shí)現(xiàn)
    4.1 純邏輯TCP/IP協(xié)議棧仿真方法
    4.2 ARP應(yīng)答仿真與實(shí)現(xiàn)
    4.3 ICMP回顯應(yīng)答仿真與實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 ICMP接收仿真分析
        4.3.2 ICMP發(fā)送仿真分析
    4.4 UDP功能仿真與實(shí)現(xiàn)
    4.5 TCP功能仿真與實(shí)現(xiàn)
        4.5.1 TCP連接建立
        4.5.2 TCP數(shù)據(jù)接收與發(fā)送
        4.5.3 TCP超時(shí)與重傳
        4.5.4 請(qǐng)求應(yīng)答隊(duì)列管理
    4.6 本章小結(jié)
第5章 系統(tǒng)功能測(cè)試與評(píng)估
    5.1 硬件測(cè)試平臺(tái)
    5.2 TCP/IP功能測(cè)試
        5.2.1 ARP請(qǐng)求與應(yīng)答測(cè)試
        5.2.2 ICMP回顯請(qǐng)求與應(yīng)答測(cè)試
        5.2.3 UDP傳輸性能測(cè)試
        5.2.4 TCP通信基本功能測(cè)試
    5.3 TCP性能分析
        5.3.1 TCP超時(shí)與重傳功能測(cè)試
        5.3.2 TCP擁塞控制功能測(cè)試
        5.3.3 TCP最大速率測(cè)試
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果



本文編號(hào)：3974964