案例2基于sopc的家庭網(wǎng)關(guān)平臺20xx(已修改)
2025-08-16 16:55 本頁面
【正文】 基于SOPC的家庭網(wǎng)關(guān)平臺的構(gòu)建1 隨著芯片技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成了一個熱門話題，要實(shí)現(xiàn)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)，主要牽涉到兩個關(guān)鍵技術(shù)：一是家庭組網(wǎng)，二是家庭網(wǎng)關(guān)。家庭網(wǎng)關(guān)，一方面接收外部的消息，經(jīng)過過濾和處理，安全有效地送入家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，另一方面，它與家庭內(nèi)部設(shè)備打交道，控制家電設(shè)備?？梢哉f，它既是家庭網(wǎng)絡(luò)的中央樞紐，又是溝通家庭內(nèi)外的橋梁。從技術(shù)角度講，它既要實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備通信的接口，又要實(shí)現(xiàn)接入外網(wǎng)的接口。如何選擇成本低、兼容性強(qiáng)、效率高的技術(shù)是實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)關(guān)的一個課題。2 設(shè)計(jì)方案家庭網(wǎng)關(guān)最重要的功能就是溝通內(nèi)外網(wǎng)。一方面要實(shí)現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)主要是因特網(wǎng)的通信，要求可以接收外部網(wǎng)絡(luò)的命令以及將內(nèi)部設(shè)備狀態(tài)或請求發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)，另一方面要與家庭內(nèi)部設(shè)備通信，要求可以查詢家電狀態(tài)，控制家電設(shè)備和回應(yīng)家電設(shè)備請求。這樣，家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)主要有三個關(guān)鍵點(diǎn)：（1）選擇什么技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭組網(wǎng)。（2）選擇什么技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭寬帶接入。（3）采用什么軟硬件開發(fā)平臺。對于家庭網(wǎng)關(guān)軟硬件平臺，目前家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)主要采用三種方式：（1）利用數(shù)字機(jī)頂盒；（2）利用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，如ARM、MIPS、PowerPC等微處理器；（3）利用SOC設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)。數(shù)字機(jī)頂盒功能比較單一，外圍接口只支持有限的幾個協(xié)議，并且其中的微處理器和外圍接口都已經(jīng)固定，很難進(jìn)行接口擴(kuò)展或者更改底層協(xié)議；嵌入式系統(tǒng)雖然可以定制，但是一旦設(shè)計(jì)開發(fā)完成就難以更改，并且由于其逐條取指順序執(zhí)行，網(wǎng)關(guān)的速度就比較慢，并且嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)周期也比較長；SOC雖然靠全硬件并行執(zhí)行，但也是一旦設(shè)計(jì)完成就無法更改硬件電路，使得擴(kuò)展性很差。目前新興的SOPC技術(shù)就可以很好地彌補(bǔ)上述三者的缺點(diǎn)。SOPC技術(shù)是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)：首先它是SOC，即由單個芯片完成整個系統(tǒng)的主要功能；其次，它是可編程系統(tǒng)，具有可編程系統(tǒng)的可裁減、可擴(kuò)充、可升級的靈活性，具備軟硬件在系統(tǒng)可編程功能。利用SOPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)關(guān)軟硬件平臺，就既可以實(shí)現(xiàn)嵌入式軟件的強(qiáng)大功能，也可像SOC那樣依靠硬件提高處理速度，并且由于FPGA的可編程特性，要更改協(xié)議或者擴(kuò)展外圍接口都很容易實(shí)現(xiàn)。3 網(wǎng)關(guān)模型采用藍(lán)牙技術(shù)和SOPC技術(shù)構(gòu)建的家庭網(wǎng)關(guān)平臺，其框圖：嵌入式微處理器模塊（FPGA）調(diào)試下載模塊藍(lán)牙通信模塊以太網(wǎng)通信模塊主內(nèi)存 模塊海量存儲器模塊微處理器外設(shè)模塊圖1 數(shù)字家庭網(wǎng)關(guān)框圖各模塊功能說明如下：l 嵌入式微處理器模塊：該模塊包含NIOS I
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