【正文】 DSP 的 C5509A 和RTL8019AS 兩個(gè)芯片做了簡要的說明，對硬件的實(shí)現(xiàn)和 AD 轉(zhuǎn)換也做了粗略的描述，這些都有利于我們深入的理解設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和需要注意的方面。而且我們對 AD轉(zhuǎn)換芯片的介紹和設(shè)計(jì)，可以很好的實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)進(jìn)一步擴(kuò)展所需要的良好基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)的過程中我們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)各種模擬信號的采集、處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以對 AD轉(zhuǎn)換芯片及應(yīng)用作了介紹，有利于功能的延展。內(nèi)置16KB的 SRAM，用于收發(fā)緩沖 [7]； 全雙工，收發(fā)同時(shí)達(dá)到 10Mbps。 第三， C5509A的有較高的頻率，完全可以滿足控制、協(xié)議封裝和讀取網(wǎng)絡(luò)接口芯片的速度要求。 基于 DSP和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ‖方案選擇了由德州儀器公司生產(chǎn)的 DSP TMS320C5509A作為系統(tǒng)主控制單元及實(shí)現(xiàn)協(xié)議處理模塊的功能。 考慮到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的高速性，以及處理器數(shù)據(jù)吞吐量的有限性，所以要選擇一片靜態(tài)存儲器來作為接收數(shù)據(jù)的緩存。當(dāng)然，用戶也可以根據(jù)產(chǎn)品成本的要求來選擇其它型號的 DSP芯片，由于 DSP大多為 16位 或 32位芯片，即使在和 51系列同等主頻的情況下，數(shù)據(jù)處理速度也會快上很多倍，在很多準(zhǔn)實(shí)時(shí)或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)處理和傳輸場合，這點(diǎn)顯得尤為重要，這也是我們采用 DSP芯片替代 MCU實(shí)現(xiàn)嵌入式以網(wǎng)絡(luò)終端的主要原因之一。 RTL8019AS用 16k字節(jié) SRAM設(shè)計(jì)在單片芯片 上，它的設(shè)計(jì)不僅提供了更多友好的功能，而且節(jié)省了 SRAM存儲資源。此外， 8條 IRQ總線和 16條基本地址總線為大資源情況下提供了寬松的環(huán)境。這個(gè)特性不僅強(qiáng)帶寬從 10到 20MBPS，而且免了由于以太網(wǎng)頻道爭奪特性導(dǎo)致的讀出多路存取協(xié)議的問題。 （ ４ ） 等待下一個(gè)啟動信號。 （ ２ ） 2 個(gè)模擬輸入通道（ AIN0—AIN1） （ ３ ） 采樣和保持獲取時(shí)間窗口有單獨(dú)的預(yù)定標(biāo)控制。 DSP 芯片采用哈佛體系結(jié)構(gòu)，將指令和存儲器存放在同一存儲空間之中，統(tǒng)一編址。與 TMS320C54xx 系列相比由了較大的提高，它采用了變指令長度以提高代碼效率，增強(qiáng)并行機(jī)制來以提高循環(huán)效率。而為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的需要我們花費(fèi)了大量的時(shí)間來搜集相關(guān)的資料，除了上章所提到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議外，我們這章介紹了基于 DSP 和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)介紹了主要的芯片 C5509A 芯片 、 AD 轉(zhuǎn)換模塊 、 RTL8019AS 芯片的相關(guān)知識以及硬件的具體實(shí)現(xiàn)。 本章小結(jié) 在本章中，主紹介紹了基 于 DSP 的以太網(wǎng)系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本知識和規(guī)范， 對 地址解析協(xié)議 (ARP) 、國際協(xié)議 (IP) 、互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議 (ICMP) 、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 (UDP)做了 一些簡單的分析，從而對畢業(yè)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)部分做了探索。校驗(yàn)方法和 IP首部校驗(yàn)相同，也是計(jì)算 16bit的二進(jìn)制反碼和。該字段的最小值為 8字節(jié)（沒有純數(shù)據(jù)的 UDP數(shù)據(jù)報(bào)）。其目的是讓 UDP 兩次檢查數(shù)據(jù)是否己經(jīng)正確到達(dá)目的地 (例如， IP 沒有接收地址不是本主機(jī)的數(shù)據(jù)報(bào)，以及 IP 沒有把應(yīng)傳給另一高層的數(shù)據(jù)報(bào)傳給UDP )。如果它超過網(wǎng)絡(luò)的 MTU，那么就要對 IP 數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行分片。 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 (UDP) UDP 是一個(gè)簡 單的面向數(shù)據(jù)報(bào)的運(yùn)輸層協(xié)議 :進(jìn)程的每個(gè)輸出操作都正好產(chǎn)生一個(gè) UDP 數(shù)據(jù)報(bào)，并組裝成一份待發(fā)送的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)。類型字段可以有巧個(gè)不同的值，以描述特定類型的ICMP 報(bào)文，某些 ICMP 報(bào)文還使用代碼字段的值來進(jìn)一步描述不同的條件。 ICMP 報(bào)文通常被 IP 層或更高層協(xié)議 (TCP 或 UDP )使用。無連接就是 IP并不維護(hù)任何關(guān)于后續(xù)數(shù)據(jù)報(bào)的狀態(tài)信息，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的處理是相互獨(dú)立的，也就是 IP數(shù)據(jù)報(bào)可以不按發(fā)送順序接收。在發(fā)送一份 IP數(shù)據(jù)報(bào)之前，首先要在 ARP緩存表中查找目的 IP地址對應(yīng)的硬件地址（以太網(wǎng)地址），然后按照硬件地址進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包封裝。 接下來是源 IP地址與目的 IP地址，長度都為 32位。在本系統(tǒng)中，只用到了 ICMP協(xié)議和 UDP協(xié)議。 TTL（ timetolive）：生存時(shí)間字段設(shè)置了數(shù)據(jù)報(bào)可以經(jīng)過的最多路由器數(shù)。 標(biāo)識、標(biāo)志、片偏移字段：這 3個(gè)字段用來控制數(shù)據(jù)報(bào)的分片與重組。該項(xiàng)一般設(shè)為全 0。 首部長度：指的是首部占 32 bit字的數(shù)目包括任何選項(xiàng)。所有的 TCP, UDP, ICMP 及 IGMP 數(shù)據(jù)都以 IP 數(shù)據(jù)報(bào)格式 傳輸 如圖 21。在同一個(gè) Ether 段上的所有主機(jī)都可以收到該 ARP 請求包，并且， ARP協(xié)議將接收端的 IP 地址與接口的 IP 地址作比較，若相同，則使用 ARP 應(yīng)答包來通知其 MAC 地址。 ARP 的功能是在 32 bit 的 IP 地址和采用不同網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)的硬件地址之間提供動態(tài)映射。在硬件層次上進(jìn)行的數(shù)據(jù)幀交換必須有正確的接口地址。幾乎各種不同的 TCP/ IP 實(shí)現(xiàn)都會提供下面這些通用的應(yīng)用程序 : Tel 遠(yuǎn)程登錄、 FTP 文件傳輸協(xié)議、 SMTP 簡單郵件傳送協(xié)議、 SNMP 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 [4]。任何必需的可靠性必須由應(yīng)用層來提供。它所做的工作包括把應(yīng)用程序交給它的數(shù)據(jù)分成合適的小塊交給下面的網(wǎng)絡(luò)層，確認(rèn)接收到的分組，設(shè)置發(fā)送最 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 6 后確認(rèn)分組的超時(shí)時(shí)鐘等。 運(yùn)輸層。 網(wǎng)絡(luò)層。 TCP/IP 協(xié)議 通常被認(rèn)為是一個(gè)四層協(xié)議系統(tǒng)。很多不同型號的計(jì)算機(jī)，運(yùn)行完全不同的操作系統(tǒng)，但 TCP/IP協(xié)議簇卻允許它們之間相互通信， TCP/IP協(xié)議簇的作用極其重要 ,在現(xiàn)代信息社會中的作用已經(jīng)超出了原來期望成為網(wǎng)絡(luò)通信的重要組成部分 ,發(fā)揮著越來越大的效能 [4]。做了有意的探索。 DSP 芯片是專門為實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法而設(shè)計(jì)的、具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，其卓越的性能、不斷上升的性價(jià)比、 日漸完善的開發(fā)方式使其應(yīng)用越來越廣泛。在本次設(shè)計(jì)中我們僅對 AD轉(zhuǎn)換做一些介紹，而對于信號的處理這里就不再說明，針對以后具體信號再做具體的分析。反之， RTL8019AS收到物理信號后將其還原成數(shù)據(jù)，按指定格式存放在芯片 RAM中以便 DSP程序取用。初始化過程首先對 RTL8019AS 進(jìn)行硬件復(fù)位和軟件復(fù)位然后在 0頁寄存器中設(shè)置接收發(fā)送狀態(tài)配置以及發(fā)送緩存區(qū)的啟始頁與接收緩存區(qū)啟止頁地址 在 1頁寄存器中寫入以太網(wǎng)接口的 MAC地址和組播地址。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 3 軟件實(shí)現(xiàn)嵌入式 TCP/IP 協(xié)議： 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ) ,特別是 TCP/IP協(xié)議簇已成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)間最常用的網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)，是全球互聯(lián)網(wǎng) (Inter)的基礎(chǔ)。 控制程序： 利用 VB 來編寫控制程序從而實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的通信。 解決方案 針對關(guān)鍵問題我們提出了一些解決方案，由于在很多應(yīng)用中要求 DSP 不停下來，而需要從主機(jī)中實(shí)時(shí)地讀取數(shù)據(jù)或 者向主機(jī)實(shí)時(shí)地輸出數(shù)據(jù)。 根據(jù)所設(shè)計(jì)子程序及設(shè)計(jì)要求編寫網(wǎng)絡(luò)傳輸 主程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求。 本課題研究的主要內(nèi)容 根據(jù)所 設(shè)計(jì)的以太網(wǎng)控制器與網(wǎng)絡(luò)的接口硬件電路編寫驅(qū)動控制程序。 本課題研究的意義 從實(shí)際來看， 設(shè)計(jì)基于 DSP和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以很好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的傳輸。 而隨著 以太網(wǎng)接口控制器和 DSP微處理器的價(jià)格不斷下降，使得將以太網(wǎng)直接集成到基于 DSP等嵌入式系統(tǒng)的測試、采集、工業(yè) I/O設(shè)備中成為越來越明顯的趨勢。由于它具有小巧、低功耗、高性能等特性，所以非常適合那些運(yùn)算量大，對外型有個(gè)性要求的嵌入式產(chǎn)品。全世界嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品潛在的市場將超過 1 萬億美元。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì) 我們能夠 學(xué)到了很多東西，畢業(yè)設(shè)計(jì)其實(shí)就是對四年大學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)綜合，它要求把所學(xué)的知識靈活的運(yùn)用。而網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是 DSP 技術(shù)的應(yīng)用，可以大大降低這方面的成本。 以 DSP 為核心的嵌入式系統(tǒng)市場這幾年發(fā)展一直很快。 53 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 V 引 言 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、傳感器技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)也越來越得到了廣泛的應(yīng)用。 51 附錄 2 50 附錄 1 49 參考文獻(xiàn) 45 測試的結(jié)果 44 第 5 章 系統(tǒng)測試和展望 39 C 語言編程的輔助文件 31 協(xié)議模塊 29 程序主控模塊 17 VB 編程所用 Winsock 控件的部分方法和事件 16 VB 的通信程序設(shè)計(jì) 16 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 IV 系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境（ CCS） 11 硬件介紹 9 本章小結(jié) 6 網(wǎng)際協(xié)議 (IP) 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢 1 本課題研究的意義 1 概述 關(guān)鍵詞： DSP；以太網(wǎng)； VB； TCP/IP ； AD 轉(zhuǎn)換 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 II The Software Design of Data Sampling System Based on DSP and Ether Abstract： Based on the excellent performance of DSP, this paper introduces the embedded system cored with DSP into puter work. This application system bees a significant research problem. In this paper, we design an Ether terminal system based on the TI Company’s DSP of TMS320VC5509 and present the scheme39。本論文對 TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行了分析，論述了基于 DSP芯片和網(wǎng)卡接口控制芯 片的以太網(wǎng)設(shè)計(jì)，討論了在 VB 開發(fā)環(huán)境下 PC 機(jī)與終端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互問題并編寫了實(shí)際的 PC 機(jī)控制軟件。 本文設(shè)計(jì)了一種基于 TI公司的 DSP 芯片 TMS320VC5509A 的以太網(wǎng)終端系統(tǒng)方案并給出了該方案的具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。驗(yàn)證了本課題研究的基于 DSP 和以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)傳輸。 1 本課題研究的背景及依據(jù) 2 解決方案 3 本章小結(jié) 4 第 2 章 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述及規(guī)范 5 引言 5 協(xié)議規(guī)范 6 地址解析協(xié)議 (ARP) 8 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 (UDP) 11 硬件設(shè)計(jì) 15 第 4 章 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 16 VB 編程所用 Winsock 控件的屬性 17 程序需要解決的主要問題 35 網(wǎng)絡(luò)接口模塊 40 擴(kuò)展模塊 45 設(shè)計(jì)的展望 總之，不論在哪個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集與處理越及時(shí)，工作效率、性能價(jià)格比就越高，取得的經(jīng)濟(jì)效益就越好。和一些目前應(yīng)用于工業(yè)的其它通信方案比較，以太網(wǎng)方式通常需要功能更強(qiáng)大的微處理器和更大的內(nèi)存。從 應(yīng)用 工業(yè)應(yīng)用來看，以太網(wǎng)的應(yīng) 用可以大大提高勞動效率，能夠讓儀表在一些危險(xiǎn)的環(huán)境下取代人力工作，而得到的數(shù)據(jù)與結(jié)果比人工現(xiàn)場工作的結(jié)果更加科學(xué)，精確。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 概述 本課題研究的背景及依據(jù) 隨著 PC 市場已趨于穩(wěn)定，嵌入