嵌入式LINUX 電子教程全集 嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)于60年代晚期，它最初被用于控制機(jī)電電話交換機(jī)，如今已被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)制造、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費(fèi)類產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心CPU，每年在全球范圍內(nèi)的產(chǎn)量大概在二十億顆左右，其中超過80％應(yīng)用于各類專用性很強(qiáng)的嵌入式系統(tǒng)。一般的說，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可以稱為嵌入式系統(tǒng)。 1. 嵌入式Linux系統(tǒng)就是利用Linux其自身的許多特點(diǎn)，把它應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)里。 Linux做嵌入式的優(yōu)勢(shì)，首先，Linux是開放源代碼的，不存在黑箱技術(shù)，遍布全球的眾多Linux愛好者又是Linux開發(fā)者的強(qiáng)大技術(shù)支持；其次，Linux的內(nèi)核小、效率高，內(nèi)核的更新速度很快,linux是可以定制的，其系統(tǒng)內(nèi)核最小只有約134KB。第三，Linux是免費(fèi)的OS，在價(jià)格上極具競(jìng)爭(zhēng)力。 Linux還有著嵌入式操作系統(tǒng)所需要的很多特色，突出的就是Linux適應(yīng)于多種CPU和多種硬件平臺(tái)，是一個(gè)跨平臺(tái)的系統(tǒng)。到目前為止，它可以支持二三十種CPU。而且性能穩(wěn)定，裁剪性很好，開發(fā)和使用都很容易。很多CPU包括家電業(yè)芯片，都開始做Linux的平臺(tái)移植工作。移植的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過Java的開發(fā)環(huán)境。也就是說，如果今天用Linux環(huán)境開發(fā)產(chǎn)品，那么將來換CPU就不會(huì)遇到困擾。同時(shí)，Linux內(nèi)核的結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)方面是非常完整的，Linux對(duì)網(wǎng)絡(luò)中最常用的TCP/IP協(xié)議有最完備的支持。提供了包括十兆、百兆、千兆的以太網(wǎng)絡(luò)，以及無線網(wǎng)絡(luò)，Toker ring(令牌環(huán)網(wǎng))、光纖甚至衛(wèi)星的支持。所以Linux很適于做信息家電的開發(fā)。 還有使用Linux為的是來開發(fā)無線連接產(chǎn)品的開發(fā)者越來越多。Linux在快速增長的無線連接應(yīng)用主場(chǎng)中有一個(gè)非常重要的優(yōu)勢(shì)，就是有足夠快的開發(fā)速度。這是因?yàn)長Inux有很多工具，并且Linux為眾多程序員所熟悉。因此，我們要在嵌入式系統(tǒng)中使用Linux操作系統(tǒng)。 Linux的大小適合嵌入式操作系統(tǒng)——Linux固有的模塊性，適應(yīng)性和可配置性，使得這很容易做到。另外，Linux源碼的實(shí)用性和成千上萬的程序員熱切其望它用于無數(shù)的嵌入式應(yīng)用軟件中，導(dǎo)致很多嵌入式Linux的出現(xiàn)，包括：Embedix，ETLinux，LEM，Linux Router Project，LOAF，uCLinux，muLinux，ThinLinux，F(xiàn)irePlug，Linux和PizzaBox Linux 相對(duì)，Linux的圖形界面還相對(duì)較弱，但近年Linux的圖形界面發(fā)展也很快，這也就不是問題。 2. 什么是嵌入式Linux 嵌入式linux 是將日益流行的Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪修改，使之能在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的一種操作系統(tǒng)。嵌入式linux既繼承了Interlnet上無限的開放源代碼資源，又具有嵌入式操作系統(tǒng)的特性。嵌入式Linux的特點(diǎn)是版權(quán)費(fèi)免費(fèi);購買費(fèi)用媒介成本技術(shù)支持全世界的自由軟件開發(fā)者提供支持網(wǎng)絡(luò)特性免費(fèi)，而且性能優(yōu)異，軟件移植容易，代碼開放，有許多應(yīng)用軟件支持，應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)周期短，新產(chǎn)品上市迅速，因?yàn)橛性S多公開的代碼可以參考和移植，實(shí)時(shí)性能RT_Linux Hardhat Linux 等嵌入式Linux支持，實(shí)時(shí)性能穩(wěn)定性好安全性好。 3. 嵌入式Linux有巨大的市場(chǎng)前景和商業(yè)機(jī)會(huì)，出現(xiàn)了大量的專業(yè)公司和產(chǎn)品，如Montavista Lineo Emi等，有行業(yè)協(xié)會(huì)如Embedded Linux Consortum等，得到世界著名計(jì)算機(jī)公司和OEM板級(jí)廠商的支持，例如IBM Motorola Intel等。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)廠商也采用了Linux策略，如Lynxworks Windriver QNX等，還有Internet上的大量嵌入式Linux愛好者的支持。嵌入式Linux支持幾乎所有的嵌入式CPU和被移植到幾乎所有的嵌入式OEM板。 4.嵌入式Linux的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有信息家電、PDA 、機(jī)頂盒、Digital Telephone、Answering Machine、Screen Phone 、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、Ethernet Switches、Router、Bridge、Hub、Remote access servers、ATM、Frame relay 、遠(yuǎn)程通信、醫(yī)療電子、交通運(yùn)輸計(jì)算機(jī)外設(shè)、工業(yè)控制、航空航天領(lǐng)域等。 5.如果分別讓10位工程師給出嵌入式系統(tǒng)的定義，將得到10個(gè)不同的答案。一般來說，大部分的嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行特定的任務(wù)。我們假定最簡單的嵌入式系統(tǒng)包括輸入/輸出功能，以及一些控制邏輯，該系統(tǒng)基于它的配置執(zhí)行某些類型的功能。按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可以認(rèn)為一個(gè)包含實(shí)現(xiàn)控制邏輯74123計(jì)數(shù)器以及一個(gè)狀態(tài)是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)。也許可以補(bǔ)充說，該系統(tǒng)必須可通過存儲(chǔ)在固件中的軟件進(jìn)行編程。這個(gè)新的嵌入式系統(tǒng)定義包括輸入/輸出(I/O)，以及存儲(chǔ)在系統(tǒng)固件中的控制邏輯。一個(gè)帶有鼠標(biāo)、鍵盤、網(wǎng)絡(luò)連接并運(yùn)行圖形用戶界面(GUI，graphical user interface)多任務(wù)操作系統(tǒng)的桌面計(jì)算機(jī)顯然滿足這些要求，但我們能認(rèn)為它是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)嗎？ 如果桌面計(jì)算機(jī)不是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，那么手持設(shè)備呢？它們有I/O功能，可以運(yùn)行存儲(chǔ)在固件中的控制邏輯。有人說，桌面計(jì)算機(jī)和手持設(shè)備都有通用計(jì)算機(jī)設(shè)備，可以運(yùn)行軟件來執(zhí)行許多不同的任務(wù)，與之不同的是，嵌入式系統(tǒng)(例如，洗碗機(jī)控制器或飛行導(dǎo)航系統(tǒng))主要是為特定任務(wù)而設(shè)計(jì)的。這種特定的功能限定使嵌入式設(shè)備有功能上的唯一性。如果是這樣，為什么一些嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)成具有附加的功能，如存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的程序，并且具有運(yùn)行可以完成原始設(shè)計(jì)范圍之外的任務(wù)的多任務(wù)操作系統(tǒng)的能力呢？ 在過去，區(qū)分嵌入式系統(tǒng)和通用計(jì)算機(jī)比現(xiàn)在簡單的多。例如，可以很容易地區(qū)分出一個(gè)基于8051的T1分幅卡嵌入式系統(tǒng)和一臺(tái)Sun UNIX工作站。而現(xiàn)在，從功能方面很難區(qū)分一臺(tái)Sun工作站和一個(gè)包含PowerPC以及32MB內(nèi)存和16MB閃存的機(jī)頂盒。這樣的機(jī)頂盒可以運(yùn)行帶GUI的多任務(wù)操作系統(tǒng)，可現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序(如視頻控制器、數(shù)字錄像和Java虛擬機(jī))，還可以進(jìn)行安全的因特網(wǎng)在線交易。很難判斷這種機(jī)頂盒是否是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)。顯然，硬件性能的提升和價(jià)格的下降使通用計(jì)算機(jī)和嵌入式系統(tǒng)之間的界限變得很模糊，技術(shù)的進(jìn)步使得我們很難定義什么是嵌入式。
上傳時(shí)間： 2014-12-30
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pcie基本概念及其工作原理介紹：PCI Express®（或稱PCIe®），是一項(xiàng)高性能、高帶寬，此標(biāo)準(zhǔn)由互連外圍設(shè)備專業(yè)組（PCI-SIG）制 訂，用于替代PCI、PCI Extended (PCI-X)等基于總線的通訊體系架構(gòu)以及圖形加速端口（AGP）。 轉(zhuǎn)向PCIe主要是為了實(shí)現(xiàn)顯著增強(qiáng)系統(tǒng)吞吐量、擴(kuò)容性和靈活性的目標(biāo)，同時(shí)還要降低制造成本，而這 些都是基于總線的傳統(tǒng)互連標(biāo)準(zhǔn)所達(dá)不到的。PCI Express標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)時(shí)著眼于未來，并且能夠繼續(xù)演 進(jìn)，從而為系統(tǒng)提供更大的吞吐量。第一代PCIe規(guī)定的吞吐量是每秒2.5千兆比特（Gbps），第二代規(guī) 定的吞吐量是5.0 Gbps，而最近公布PCIe 3.0標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)支持8.0 Gbps的吞吐量。在PCIe標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)充分利 用最新技術(shù)來提供不斷加大的吞吐量的同時(shí)，采用分層協(xié)議也便于PCI向PCIe的演進(jìn)，并保持了與現(xiàn)有 PCI應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)程序軟件兼容性。 雖然最初的目標(biāo)是計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡以及圖形卡，但PCIe目前也廣泛適用于涵蓋更廣的應(yīng)用門類，包括網(wǎng)絡(luò) 組建、通信、存儲(chǔ)、工業(yè)電子設(shè)備和消費(fèi)類電子產(chǎn)品。 本白皮書的目的在于幫助讀者進(jìn)一步了解PCI Express以及成功PCIe成功應(yīng)用。 PCI Express基本工作原理 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 本節(jié)介紹了PCIe協(xié)議的基本工作原理以及當(dāng)今系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)和支持PCIe協(xié)議所需要的各個(gè)組成部分。本節(jié) 的目標(biāo)在于提供PCIe的相關(guān)工作知識(shí)，并未涉及到PCIe協(xié)議的具體復(fù)雜性。 PCIe的優(yōu)勢(shì)就在于降低了復(fù)雜度所帶來的成本。PCIe屬于一種基于數(shù)據(jù)包的串行連接協(xié)議，它的復(fù)雜度 估計(jì)在PCI并行總線的10倍以上。之所以有這樣的復(fù)雜度，部分是由于對(duì)以千兆級(jí)的速度進(jìn)行并行至串 行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的需要，部分是由于向基于數(shù)據(jù)包實(shí)現(xiàn)方案的轉(zhuǎn)移。 PCIe保留了PCI的基本載入-存儲(chǔ)體系架構(gòu)，包括支持以前由PCI-X標(biāo)準(zhǔn)加入的分割事務(wù)處理特性。此 外，PCIe引入了一系列低階消息傳遞基元來管理鏈路（例如鏈路級(jí)流量控制），以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)并行總線的 邊帶信號(hào)，并用于提供更高水平的健壯性和功能性。此規(guī)格定義了許多既支持當(dāng)今需要又支持未來擴(kuò)展 的特性，同時(shí)還保持了與PCI軟件驅(qū)動(dòng)程序的兼容性。PCI Express的先進(jìn)特性包括：自主功率管理； 先進(jìn)錯(cuò)誤報(bào)告；通過端對(duì)端循環(huán)冗余校驗(yàn)（ECRC）實(shí)現(xiàn)的端對(duì)端可靠性，支持熱插拔；以及服務(wù)質(zhì)量（QoS）流量分級(jí)。
標(biāo)簽： pcie_cn pcie 基本概念 工作原理
上傳時(shí)間： 2013-11-29
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本文提出了一種基于FPGA的硬件防火墻的實(shí)現(xiàn)方案，采用了FPGA來實(shí)現(xiàn)千兆線速的防火墻。傳統(tǒng)的基于X86等通用CPU的防火墻無法支撐快速增長的網(wǎng)絡(luò)速度，無法實(shí)現(xiàn)線速過濾和轉(zhuǎn)發(fā)。本文在采用FPGA可編程器件+通用CPU模式下，快速處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在建立連接跟蹤后，直接由FPGA實(shí)現(xiàn)的快速處理板直接轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的線速處理，通用CPU在操作系統(tǒng)支持下，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的連接跟蹤的創(chuàng)建、維護(hù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)則表的維護(hù)等工作。FPGA硬件板和CPU各司所長，實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)的目的。 本文設(shè)計(jì)了基于FPGA的硬件板的硬件規(guī)格，提出了硬件連接跟蹤表的存儲(chǔ)模式，以及規(guī)則表的存儲(chǔ)模式和定義等； 防火墻系統(tǒng)軟件采用NetBSD操作系統(tǒng)，完成了硬件板的NetBSD的驅(qū)動(dòng)；在軟件系統(tǒng)完成了新建連接的建立、下發(fā)、老化等工作；在連接跟蹤上完成了規(guī)則的建立、刪除、修改等工作。 本文完成了防火墻的實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)了基于連接跟蹤的包過濾、地址轉(zhuǎn)換（NAT），設(shè)計(jì)了連接跟蹤的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包過濾的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，重用了NetBSD操作系統(tǒng)的路由。本文針對(duì)地址轉(zhuǎn)換應(yīng)用程序的穿透問題，新增了部分實(shí)現(xiàn)。 在DoS攻擊是一種比較常見的攻擊網(wǎng)絡(luò)手段，本文采用了軟硬件結(jié)合的方法，不僅在軟件部分做了完善，也在硬件部分采取了相應(yīng)的措施，測(cè)試數(shù)據(jù)表明，對(duì)常見的Syn洪水攻擊效果明顯。 在實(shí)踐過程中，我們發(fā)現(xiàn)了NetBSD操作系統(tǒng)內(nèi)核的軟件缺陷，做了修正，使之更完善。 經(jīng)過測(cè)試分析，本方案不僅明顯的優(yōu)于X86方案，和基于NP方案、基于ASIC方案比較，具有靈活、可配置、易升級(jí)的優(yōu)點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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本文對(duì)基于FPGA的對(duì)象存儲(chǔ)控制器原型的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下： ⑴研究了對(duì)象存儲(chǔ)控制器的硬件設(shè)計(jì)，使其高效完成對(duì)象級(jí)接口的智能化管理和復(fù)雜存儲(chǔ)協(xié)議的解析，對(duì)對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)整體性能提升有重要意義?；赟oPC(片上可編程系統(tǒng))技術(shù)，在FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)上實(shí)現(xiàn)的對(duì)象存儲(chǔ)控制器，具有功能配置靈活，調(diào)試方便，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。 ⑵采用Cyclone II器件實(shí)現(xiàn)的對(duì)象存儲(chǔ)控制器的網(wǎng)絡(luò)接口，包含處理器模塊、內(nèi)存模塊、Flash模塊等核心組成部分，提供千兆以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口和PCI(周邊元件擴(kuò)展接口)總線的主機(jī)接口，還具備電源模塊、時(shí)鐘模塊等以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)PCB(印制電路板)時(shí)，從疊層設(shè)計(jì)、布局、布線、阻抗匹配等多方面解決高達(dá)100MHz的全局時(shí)鐘帶來的信號(hào)完整性問題，并基于IBIS模型進(jìn)行了信號(hào)完整性分析及仿真。針對(duì)各功能模塊提出了相應(yīng)的調(diào)試策略，并完成了部分模塊的調(diào)試工作。 ⑶提出了基于Virtex-4的對(duì)象存儲(chǔ)控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，Virtex-4內(nèi)嵌PowerPC高性能處理器，可更好地完成對(duì)象存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)的控制和管理工作。實(shí)現(xiàn)了豐富的接口設(shè)計(jì)，包括千兆以太網(wǎng)、光纖通道、SATA(串行高級(jí)技術(shù)附件)等網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)接口以及較PCI性能更優(yōu)異的PCI-X(并連的PCI總線)主機(jī)接口；提供多種FPGA配置方式。使用Cadence公司的Capture CIS工具完成了該系統(tǒng)硬件的原理圖繪制，通過了設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，生成了網(wǎng)表用作下一步設(shè)計(jì)工作的交付文件。
標(biāo)簽： FPGA 對(duì)象存儲(chǔ) 原型
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的逐步提高，購置房屋和車輛的人越來越多，但安全問題也給人們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。與此同時(shí)，相應(yīng)的安全防盜系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。目前市場(chǎng)上，低端的方案是利用單片機(jī)和通訊單元相結(jié)合構(gòu)成系統(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然價(jià)格便宜，實(shí)現(xiàn)起來也相對(duì)簡單，但是功能不夠完善，不能實(shí)現(xiàn)正真的影、音、像圖文全方位監(jiān)控。而高端的方案則使用專用集成電路，雖然功能強(qiáng)大，但是價(jià)格昂貴，并且對(duì)于新的接口標(biāo)準(zhǔn)存在兼容性問題，而且也不易升級(jí)。 基于FPGA的安全監(jiān)控系統(tǒng)，是FPGA和通訊單元相結(jié)合的產(chǎn)物。其核心FPGA可多次配置，靈活性強(qiáng)，在性能和價(jià)格中找到一個(gè)很好的平衡。其易于維護(hù)和升級(jí)，以滿足市場(chǎng)上不斷推陳出的新的接口標(biāo)準(zhǔn)。 整個(gè)系統(tǒng)將是對(duì)視頻圖像處理、圖像加密技術(shù)、傳感器、PIC總線通訊等諸多技術(shù)的整合。而本文將側(cè)重于論述該系統(tǒng)中視頻圖像處理、控制接口和視頻傳送部分的內(nèi)容。全文分為五個(gè)章節(jié)，第一章簡要介紹了視頻信號(hào)處理的原理和結(jié)構(gòu)，對(duì)一些專業(yè)術(shù)語進(jìn)行介紹，并展示了通用的視頻處理過程。第二章針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的案例，對(duì)視頻信號(hào)處理模塊的解決方案進(jìn)行論述，將實(shí)際的視頻信號(hào)處理劃分為轉(zhuǎn)換、計(jì)算和傳送三個(gè)子模塊，并且分別進(jìn)行功能介紹。第三章著重介紹視頻轉(zhuǎn)換和視頻計(jì)算兩大模塊，對(duì)相應(yīng)的接口配置和模塊主要代碼實(shí)現(xiàn)作了深入分析。第四章將論述視頻處理中的重要課題：數(shù)字圖像的壓縮技術(shù)，并對(duì)相應(yīng)的重要模塊和關(guān)鍵步驟作實(shí)際建模分析。第五章將探討視頻傳送的相關(guān)技術(shù)，介紹傳統(tǒng)的Camera-Link標(biāo)準(zhǔn)和最新的千兆以太網(wǎng)傳送標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)可行性應(yīng)用進(jìn)行了比較。
標(biāo)簽： FPGA 安全監(jiān)控
上傳時(shí)間： 2013-07-17
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本人撰寫的2010屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，主要涉及以太網(wǎng)五口千兆交換機(jī)的設(shè)計(jì)與制作
標(biāo)簽： 畢業(yè)論文
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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當(dāng)前，在系統(tǒng)級(jí)互連設(shè)計(jì)中高速串行I/O技術(shù)迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術(shù)正成為業(yè)界趨勢(shì)。人們已經(jīng)意識(shí)到串行I/O“潮流”是不可避免的，因?yàn)樵诟哂?Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達(dá)到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟(jì)的信號(hào)同步方法?；诖蠭/O的設(shè)計(jì)帶來許多傳統(tǒng)并行方法所無法提供的優(yōu)點(diǎn)，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術(shù)正被越來越廣泛地應(yīng)用于各種系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包括PC、消費(fèi)電子、海量存儲(chǔ)、服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)計(jì)算和控制、測(cè)試設(shè)備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機(jī)箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術(shù)，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴(kuò)展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個(gè)物理通道綁定在一起形成一個(gè)虛擬鏈路。16個(gè)通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應(yīng)用，如太位級(jí)路由器和交換機(jī)、遠(yuǎn)程接入交換機(jī)、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務(wù)器和存儲(chǔ)子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對(duì)帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線背板?，F(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過10Gbps。AdvancedTCA（先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu)）正是在這種背景下作為新一代的標(biāo)準(zhǔn)背板平臺(tái)被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)（PICMG）開發(fā)，其主要目的是定義一種開放的通信和計(jì)算架構(gòu)，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務(wù)的要求。ATCA作為標(biāo)準(zhǔn)串行總線結(jié)構(gòu)，支持高速互聯(lián)、不同背板拓?fù)?、高信?hào)密度、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械與電氣特性、足夠步線長度等特性，滿足當(dāng)前和未來高系統(tǒng)帶寬的要求。 采用FPGA設(shè)計(jì)高速串行接口將為設(shè)計(jì)帶來巨大的靈活性和可擴(kuò)展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個(gè)RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合其強(qiáng)大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過渡提供了一個(gè)理想的連接平臺(tái)。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設(shè)計(jì)傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對(duì)串行高速通道技術(shù)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)行了簡要的介紹和分析，詳細(xì)分析了所涉及到的主要技術(shù)包括線路編解碼、控制字符、逗點(diǎn)檢測(cè)、擾碼、時(shí)鐘校正、通道綁定、預(yù)加重等。同時(shí)對(duì)AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進(jìn)行了分析， 并在此基礎(chǔ)上給出了FPGA的設(shè)計(jì)方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設(shè)計(jì)工具，可在標(biāo)準(zhǔn)ATCA機(jī)框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。
上傳時(shí)間： 2013-05-29
上傳用戶：frank1234
隨著國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷豐富，Intenret已經(jīng)從最初以學(xué)術(shù)交流為目的而演變?yōu)樯虡I(yè)行為，網(wǎng)絡(luò)安全性需求日益增加，高速網(wǎng)絡(luò)安全保密成為關(guān)注的焦點(diǎn)，在安全得到保障的情況下，為了滿足網(wǎng)速無限制的追求，高速網(wǎng)絡(luò)硬件加密設(shè)備也必將成為需求熱點(diǎn)。另一方面，IPSec協(xié)議被廣泛的應(yīng)用于防火墻和安全網(wǎng)關(guān)中，但對(duì)IPSec協(xié)議的處理會(huì)大大增加網(wǎng)關(guān)的負(fù)載，成為千兆網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的瓶頸。本文便是針對(duì)上述現(xiàn)狀，研究基于高性能FPGA實(shí)現(xiàn)千兆IPSec協(xié)議的設(shè)計(jì)技術(shù)。 目前，國外IPSec協(xié)議實(shí)現(xiàn)已經(jīng)芯片化，達(dá)到幾千兆的速率，但是國內(nèi)產(chǎn)品多以軟件實(shí)現(xiàn)，速度難以提高。本文采用的基于FPGA的IPSec技術(shù)方案，采用硬件實(shí)現(xiàn)隧道模式下的IPSec協(xié)議，為IP分組及其上層協(xié)議數(shù)據(jù)提供機(jī)密性、數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證以及數(shù)據(jù)源驗(yàn)證等安全服務(wù)。在以VPN為實(shí)施方案的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了以KDIPSec為設(shè)備原型以IPSec協(xié)議為出發(fā)點(diǎn)的千兆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)境模型，從硬件體系結(jié)構(gòu)到各個(gè)模塊的劃分以及各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的功能這幾個(gè)方面描述了KDIPSec實(shí)現(xiàn)技術(shù)，最后描述了一些關(guān)鍵模塊的FPGA設(shè)計(jì)和和仿真。所有處理模塊均在Xilinx公司的FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)，處理速率超過1Gb/s。
標(biāo)簽： IPSec FPGA 協(xié)議 實(shí)現(xiàn)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-03
上傳用戶：wfl_yy
近年來提出的光突發(fā)交換OBS(Optical．Burst Switching)技術(shù)，結(jié)合了光路交換(OCS)與光分組交換(OPS)的優(yōu)點(diǎn)，有效支持高突發(fā)、高速率的多種業(yè)務(wù)，成為目前研究的熱點(diǎn)和前沿。 本論文圍繞國家“863”計(jì)劃資助課題“光突發(fā)交換關(guān)鍵技術(shù)和試驗(yàn)系統(tǒng)”，主要涉及兩個(gè)方面：LOBS邊緣節(jié)點(diǎn)核心板和光板FPGA的實(shí)現(xiàn)方案，重點(diǎn)關(guān)注于邊緣節(jié)點(diǎn)核心板突發(fā)包組裝算法。 本文第一章首先介紹LOBS網(wǎng)絡(luò)的背景、架構(gòu)，分析了LOBS網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，然后介紹了本論文后續(xù)章節(jié)研究的主要內(nèi)容。 第二章介紹了LOBS邊緣節(jié)點(diǎn)的總體結(jié)構(gòu)，主要由核心板和光板組成。核心板包括千兆以太網(wǎng)物理層接入芯片，突發(fā)包組裝FPGA，突發(fā)包調(diào)度FPGA，SDRAM以及背板驅(qū)動(dòng)芯片($2064)等硬件模塊。光板包括$2064，發(fā)射FPGA，接收FPGA，光發(fā)射機(jī)，光接收機(jī)，CDR等硬件模塊。論文對(duì)這些軟硬件資源進(jìn)行了詳細(xì)介紹，重點(diǎn)關(guān)注于各FPGA與其余硬件資源的接口。 第三章闡明了LOBS邊緣節(jié)點(diǎn)FPGA的具體實(shí)現(xiàn)方法，分為核心板突發(fā)包組裝FPGA和光板FPGA兩部分。核心板FPGA對(duì)數(shù)據(jù)和描述信息分別存儲(chǔ)，僅對(duì)描述信息進(jìn)行處理，提高了組裝效率。在維護(hù)突發(fā)包信息時(shí)，實(shí)時(shí)查詢和更新FEC配置表，保證了對(duì)FEE狀態(tài)表維護(hù)的靈活性。在讀寫SDRAM時(shí)都采用整頁突發(fā)讀寫模式，對(duì)MAC幀整幀一次性寫入，讀取時(shí)采用超前預(yù)讀模式，對(duì)SDRAM內(nèi)存的使用采取即時(shí)申請(qǐng)方式，十分靈活高效。光板FPGA分為發(fā)射和接收兩個(gè)方向，主要是將進(jìn)入FPGA的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步后按照指定的格式發(fā)送。 第四章總結(jié)了論文的主要內(nèi)容，并對(duì)LOBS技術(shù)進(jìn)行展望。本論文組幀算法采用動(dòng)態(tài)組裝參數(shù)表的方法，可以充分支持各種擴(kuò)展，包括自適應(yīng)動(dòng)態(tài)組裝算法。
標(biāo)簽： LOBS FPGA 節(jié)點(diǎn)
上傳時(shí)間： 2013-05-26
上傳用戶：AbuGe
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的逐步提高，購置房屋和車輛的人越來越多，但安全問題也給人們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。與此同時(shí)，相應(yīng)的安全防盜系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。目前市場(chǎng)上，低端的方案是利用單片機(jī)和通訊單元相結(jié)合構(gòu)成系統(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然價(jià)格便宜，實(shí)現(xiàn)起來也相對(duì)簡單，但是功能不夠完善，不能實(shí)現(xiàn)正真的影、音、像圖文全方位監(jiān)控。而高端的方案則使用專用集成電路，雖然功能強(qiáng)大，但是價(jià)格昂貴，并且對(duì)于新的接口標(biāo)準(zhǔn)存在兼容性問題，而且也不易升級(jí)。 基于FPGA的安全監(jiān)控系統(tǒng)，是FPGA和通訊單元相結(jié)合的產(chǎn)物。其核心FPGA可多次配置，靈活性強(qiáng)，在性能和價(jià)格中找到一個(gè)很好的平衡。其易于維護(hù)和升級(jí)，以滿足市場(chǎng)上不斷推陳出的新的接口標(biāo)準(zhǔn)。 整個(gè)系統(tǒng)將是對(duì)視頻圖像處理、圖像加密技術(shù)、傳感器、PIC總線通訊等諸多技術(shù)的整合。而本文將側(cè)重于論述該系統(tǒng)中視頻圖像處理、控制接口和視頻傳送部分的內(nèi)容。全文分為五個(gè)章節(jié)，第一章簡要介紹了視頻信號(hào)處理的原理和結(jié)構(gòu)，對(duì)一些專業(yè)術(shù)語進(jìn)行介紹，并展示了通用的視頻處理過程。第二章針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的案例，對(duì)視頻信號(hào)處理模塊的解決方案進(jìn)行論述，將實(shí)際的視頻信號(hào)處理劃分為轉(zhuǎn)換、計(jì)算和傳送三個(gè)子模塊，并且分別進(jìn)行功能介紹。第三章著重介紹視頻轉(zhuǎn)換和視頻計(jì)算兩大模塊，對(duì)相應(yīng)的接口配置和模塊主要代碼實(shí)現(xiàn)作了深入分析。第四章將論述視頻處理中的重要課題：數(shù)字圖像的壓縮技術(shù)，并對(duì)相應(yīng)的重要模塊和關(guān)鍵步驟作實(shí)際建模分析。第五章將探討視頻傳送的相關(guān)技術(shù)，介紹傳統(tǒng)的Camera-Link標(biāo)準(zhǔn)和最新的千兆以太網(wǎng)傳送標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)可行性應(yīng)用進(jìn)行了比較。
標(biāo)簽： FPGA 安全監(jiān)控 數(shù)字
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：hebmuljb
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