在工業(yè)控制領(lǐng)域，多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)共存的局面從客觀上促進(jìn)了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。將傳統(tǒng)的商用以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的最大障礙是以太網(wǎng)的非實(shí)時(shí)性，而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的高精度時(shí)鐘同步是保證以太網(wǎng)高實(shí)時(shí)性的前提和基礎(chǔ)。 IEEE 1588定義了一個(gè)能夠在測(cè)量和控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)鐘同步的協(xié)議——精確時(shí)間協(xié)議(Precision Time Protocol)。PTP協(xié)議集成了網(wǎng)絡(luò)通訊、局部計(jì)算和分布式對(duì)象等多項(xiàng)技術(shù)，適用于所有通過支持多播的局域網(wǎng)進(jìn)行通訊的分布式系統(tǒng)，特別適合于以太網(wǎng)，但不局限于以太網(wǎng)。PTP協(xié)議能夠使異質(zhì)系統(tǒng)中各類不同精確度、分辨率和穩(wěn)定性的時(shí)鐘同步起來，占用最少的網(wǎng)絡(luò)和局部計(jì)算資源，在最好情況下能達(dá)到系統(tǒng)級(jí)的亞微級(jí)的同步精度。 基于PC機(jī)軟件的時(shí)鐘同步方法，如NTP協(xié)議，由于其實(shí)現(xiàn)機(jī)理的限制，其同步精度最好只能達(dá)到毫秒級(jí)；基于嵌入式軟件的時(shí)鐘同步方法，將時(shí)鐘同步模塊放在操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)層，其同步精度能夠達(dá)到微秒級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間微秒級(jí)的同步精度雖然已經(jīng)能滿足大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備時(shí)鐘同步的要求，但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制等需求高精度定時(shí)的系統(tǒng)來說，這仍然不夠。基于嵌入式軟件的時(shí)鐘同步方法受限于操作系統(tǒng)中斷響應(yīng)延遲時(shí)間不一致、晶振頻率漂移等因素，很難達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA的時(shí)鐘同步方法，以IEEE 1588作為時(shí)鐘同步協(xié)議，以Ethernet作為底層通訊網(wǎng)絡(luò)，以嵌入式軟件形式實(shí)現(xiàn)TCP/IP通訊，以數(shù)字電路形式實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步模塊。這種方法充分利用了FPGA的特點(diǎn)，通過準(zhǔn)確捕獲報(bào)文時(shí)間戳和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償晶振頻率漂移等手段，相對(duì)于嵌入式軟件時(shí)鐘同步方法實(shí)現(xiàn)了更高精度的時(shí)鐘同步，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在以集線器互連的10Mbps以太網(wǎng)上能夠達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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TKS_COM串口調(diào)試助手在具備一般串口調(diào)試助手功能的同時(shí)增加了對(duì)多串口的實(shí)時(shí)監(jiān)控、橋接、多播和數(shù)據(jù)過濾等功能。
標(biāo)簽： 串口 調(diào)試助手 用戶手冊(cè)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：dct灬fdc
視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種先進(jìn)的、防范能力強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。它通過遙控?cái)z像機(jī)及其輔助設(shè)備(鏡頭、云臺(tái)等)直接觀看被監(jiān)控場(chǎng)所的一切情況，同時(shí)可以把監(jiān)控場(chǎng)所的圖像內(nèi)容傳送到監(jiān)控中心，進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的迅猛發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也得到飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控進(jìn)入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)和基于PC機(jī)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要，基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。 本文在總結(jié)分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，深入系統(tǒng)地研究了基于ARM和Linux的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，給出了基于ARM的嵌入式視頻服務(wù)器的總體設(shè)計(jì)方案和功能規(guī)劃，包括硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)，基于B/S(Browser/Server)服務(wù)機(jī)制的客戶端軟件設(shè)計(jì)大大降低了客戶端的軟硬件要求。然后，介紹了嵌入式Linux交叉編譯環(huán)境的搭建和嵌入式軟件的開發(fā)過程，通過BootLoader的配置燒寫和Linux內(nèi)核的移植編譯，搭建了嵌入式視頻服務(wù)器運(yùn)行開發(fā)的軟件平臺(tái)。最后詳細(xì)分析了嵌入式視頻服務(wù)器軟件部分各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)思路及其關(guān)鍵代碼實(shí)現(xiàn)，用Liflux vide04linux APIs實(shí)現(xiàn)了視頻圖像的采集，視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸采用了基于UDP協(xié)議的IP組播方式，而視頻圖像顯示模塊則采用了自行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基于IPicture COM接口的ActiveX控件，便于維護(hù)、更新和升級(jí)。 本文設(shè)計(jì)的基于ARM的嵌入式視頻服務(wù)器安裝設(shè)置方便，遠(yuǎn)程客戶端用戶通過IE瀏覽器可直接訪問服務(wù)器，實(shí)時(shí)視頻圖像傳輸流暢，無明顯抖動(dòng)，具有良好的穩(wěn)定性、較高的性價(jià)比和一定的實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-05-19
上傳用戶：彭玖華
視頻監(jiān)控以其直觀方便、準(zhǔn)確、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場(chǎng)合，已經(jīng)滲透到交通、城市治安、國(guó)防等多種領(lǐng)域，甚至家庭安防，在人們的日常生活中扮演著越來越重要的作用。 由于傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性可靠性不高、價(jià)格昂貴而且傳輸距離明顯受限的缺點(diǎn)。近年來，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、電子與通信、圖像處理等技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用而生。 本文針對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際需求，結(jié)合嵌入式技術(shù)、圖像處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種實(shí)時(shí)性好、可靠性高、成本低的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以ARM9微處理器作為硬件平臺(tái)，以具有開發(fā)資源豐富、免費(fèi)等優(yōu)勢(shì)的Linux操作系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺(tái)。該系統(tǒng)采用以太網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，并使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。視頻數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)議選擇了支持組播技術(shù)的RTP/RTCP傳輸協(xié)議，客戶端在Linux下實(shí)現(xiàn)了基于SDL庫(kù)視頻顯示。 論文首先描述了嵌入式系統(tǒng)與視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展及相關(guān)技術(shù)，分析了國(guó)內(nèi)外視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究的背景和意義進(jìn)行了闡述，并討論了幾種常見的視頻監(jiān)控解決方案，對(duì)幾種目前流行的視頻壓縮算法進(jìn)行了對(duì)比；然后，提出了嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件總體架構(gòu)，并逐步對(duì)硬件平臺(tái)和軟件模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了選擇和細(xì)化。其中，硬件平臺(tái)根據(jù)視頻數(shù)據(jù)采集以及處理需要選擇了攝像頭和存儲(chǔ)器；軟件設(shè)計(jì)中，首先完成了嵌入式系統(tǒng)的交叉開發(fā)環(huán)境搭建，針對(duì)ARM-Linux特性，完成了在開發(fā)板上操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)等移植，最后完成了Linux下V4L視頻采集、JPEG圖像壓縮、RTP/RTCP網(wǎng)絡(luò)傳輸、SDL庫(kù)視頻顯示以及avi格式視頻文件保存等。 此外，對(duì)系統(tǒng)構(gòu)建過程中所用到的某些關(guān)鍵技木進(jìn)行了較為詳盡的探討和研究，這對(duì)于從事相關(guān)科研工作的同仁們具有一定的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：emouse
隨著社會(huì)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為日常生產(chǎn)生活中的重要輔助設(shè)備，應(yīng)用十分廣泛。當(dāng)前視頻監(jiān)控系統(tǒng)正逐步由模擬化走向數(shù)字化，隨著視頻壓縮技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)新一代的基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體MPEG-4壓縮算法的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為整個(gè)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。人們有時(shí)會(huì)采用DSP與MPEG-4算法結(jié)合的方案來實(shí)現(xiàn)，也有的部門采用了片上系統(tǒng)(SOC)，但這些不但編程極度復(fù)雜，而且成本也過高。本文提出并研究設(shè)計(jì)了一種基于ARM微處理器S3C2410、MPEG-4專用壓縮芯片MPG440、以嵌入式Linux為操作系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案，不僅開發(fā)便捷、成本低廉，而且實(shí)時(shí)性較好，適應(yīng)范圍廣。 首先，采用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的思想提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)的整體架構(gòu)分為攝像頭、云臺(tái)控制器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器以及客戶端PC機(jī)等四大部分。 第二，以三星公司的S3C2410芯片和DAVICOM公司的DM9000以太網(wǎng)接口芯片為硬件核心，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化的硬件電路的設(shè)計(jì)。根據(jù)S3C2410的特點(diǎn)及系統(tǒng)整體需求，完成了電源復(fù)位模塊、晶振模塊、存儲(chǔ)器接口模塊、視頻數(shù)據(jù)處理模塊、以太網(wǎng)接口模塊、云臺(tái)控制模塊等的硬件選型與電路連接。其中，在云臺(tái)控制模塊等的電路設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)的技巧，并重點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口部分和視頻數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行了詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)與說明。闡述了整個(gè)系統(tǒng)的工作流程。 第三，從應(yīng)用需求出發(fā)，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為本系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，搭建了交叉式的開發(fā)環(huán)境，對(duì)bootloader進(jìn)行了選擇，并給出了加載步驟。完成了對(duì)嵌入式Linux內(nèi)核的選擇及移植。 第四，采用基于任務(wù)的設(shè)計(jì)方法對(duì)服務(wù)器端的軟件進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，主要包括共用程序庫(kù)、config配置文件、日志文件以及多個(gè)任務(wù)等。并對(duì)運(yùn)行于客戶端的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要說明。 第五，由于數(shù)字視頻傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性能和通過網(wǎng)絡(luò)傳輸以后客戶端接收的視頻圖像質(zhì)量在本系統(tǒng)中至關(guān)重要，所以本文對(duì)傳輸信道和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化選擇，并詳細(xì)闡述了IP組播技術(shù)、流媒體傳輸協(xié)議等在圖像傳輸過程中的具體應(yīng)用。
標(biāo)簽： Linux ARM 嵌入式 網(wǎng)絡(luò)視頻
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：sc965382896
射頻和無線技術(shù)入門,絕對(duì)的從零開始，Caribbean j. Weisman 著
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展和國(guó)際國(guó)內(nèi)成品油零售市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)石油的成品油零售必須實(shí)行IC卡加油和信息化管理，從而實(shí)現(xiàn)“一卡在手、全國(guó)加油”。 本項(xiàng)目在原有基于ARM處理器的加油POS機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行非接觸CP[J卡讀卡改造，深入研究了非接觸卡的原理以及卡片操作系統(tǒng)(COS)，尤其是非接觸卡相對(duì)于接觸卡的先進(jìn)性和可靠性；在加油POS機(jī)上進(jìn)行非接觸CPU卡讀卡模塊改造，成功的實(shí)現(xiàn)了接觸卡接口協(xié)議和非接觸卡接口協(xié)議的軟硬件轉(zhuǎn)換，一定程度上降低了新設(shè)備研發(fā)的成本并符合中石油的項(xiàng)目進(jìn)度要求。該項(xiàng)目的試點(diǎn)成功為中石油在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)所有的加油設(shè)備進(jìn)行非接觸卡改造積累了技術(shù)基礎(chǔ)及工程實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)。通過非接觸卡讀卡的可靠性研究，為非接觸CPU卡在石油行業(yè)的廣泛應(yīng)用奠定了很好的基礎(chǔ)，同時(shí)為公司爭(zhēng)取更多的設(shè)備改造項(xiàng)目贏得了諸多的積累和支持。
標(biāo)簽： 智能讀寫 設(shè)備 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟硬件
上傳時(shí)間： 2013-07-03
上傳用戶：希醬大魔王
人臉識(shí)別技術(shù)繼指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別以及聲音識(shí)別等生物識(shí)別技術(shù)之后，以其獨(dú)特的方便、經(jīng)濟(jì)及準(zhǔn)確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識(shí)別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測(cè)，隨著研究的深入和應(yīng)用的擴(kuò)大，在視頻會(huì)議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機(jī)交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加，在各個(gè)行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級(jí)和改進(jìn)留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設(shè)計(jì)方法的靈活性降低了整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設(shè)計(jì)成為電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測(cè)算法入手，總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過訓(xùn)練分類器、定點(diǎn)化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測(cè)系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺(tái)上，達(dá)到實(shí)時(shí)的檢測(cè)效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對(duì)于人臉檢測(cè)算法，首先確保的是檢測(cè)率的準(zhǔn)確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測(cè)方法。算法中較多的是積分圖的特征值計(jì)算，這便于進(jìn)一步的硬件設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)檢測(cè)算法進(jìn)行耗時(shí)分析確定運(yùn)行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場(chǎng)可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時(shí)間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等，通過分析可以對(duì)算法進(jìn)行細(xì)致的劃分，實(shí)現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點(diǎn)化：在Adaboost算法中，需要進(jìn)行大量的浮點(diǎn)計(jì)算。這里采用的方法是直接對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對(duì)尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進(jìn)檢測(cè)用的級(jí)聯(lián)分類器的訓(xùn)練，提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓(xùn)練方法。 5. 最后對(duì)系統(tǒng)的整體進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明，在視頻輸入輸出接入的同時(shí)，人臉檢測(cè)能夠達(dá)到17fps的檢測(cè)速度，并且獲得了很好的檢測(cè)率以及較低的誤檢率。
標(biāo)簽： FPGA 人臉檢測(cè) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：大融融rr
隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量迅速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的路由器已經(jīng)無法滿足網(wǎng)絡(luò)的交換和路由需求。當(dāng)前，新一代路由器普遍利用了交換式路由技術(shù)，通過使用交換背板以充分利用公共通信鏈路，有效的提高了鏈路的利用率，并使各通信節(jié)點(diǎn)的并行通信成為可能。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中結(jié)合了專用網(wǎng)絡(luò)處理器，可編程器件各自的特點(diǎn)，采用了基于ASIC，F(xiàn)PGA，CPLD硬件結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計(jì)方法。基于ASIC技術(shù)體系的GSR的出現(xiàn)，使得路由器的性能大大提高。但是，這種路由器主要滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(文字，圖象)的傳送要求，不能解決全業(yè)務(wù)(語音，數(shù)據(jù)，視頻)數(shù)據(jù)傳送的需要。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，矛盾越來越突出，而基于網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)的新一代路由器，從理論上提出了解決GSR所存在問題的解決方案。 基于網(wǎng)絡(luò)路由器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的路由器，采用交換FPGA芯片硬件實(shí)現(xiàn)的方式，對(duì)路由器內(nèi)部各種單播、多播數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由器與外部數(shù)據(jù)收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)通信。本文主要針對(duì)路由器內(nèi)部交換FPGA芯片數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程的特點(diǎn)，分析研究了傳統(tǒng)交換FPGA所采用的交換算法，針對(duì)簡(jiǎn)單FIFO算法所產(chǎn)生的線頭阻塞現(xiàn)象，結(jié)合虛擬輸出隊(duì)列(VOQ)機(jī)制及隊(duì)列仲裁算法(RRM)的特點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)中各外圍接口芯片，給出了一種消除數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中出現(xiàn)的線頭阻塞的iSLIP改進(jìn)算法。針對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)單播、多播數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)處理過程的不同，給出了實(shí)際的解決方案。并對(duì)FPGA外部SSRAM包緩存帶寬的利用，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的包亂序現(xiàn)象及FPGA內(nèi)部環(huán)回?cái)?shù)據(jù)包的處理流程作了分析并提出了解決方案，有效的提高了路由器數(shù)據(jù)交換性能。 根據(jù)設(shè)計(jì)方案所采用的算法的實(shí)現(xiàn)方式，結(jié)合FPGA內(nèi)部部分關(guān)鍵模塊的功能特點(diǎn)及性能要求，給出了交換FPGA內(nèi)部可用BlockRam資源合理的分配方案及部分模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，滿足了實(shí)際的設(shè)計(jì)要求。所有處理模塊均在xilinx公司的FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： 網(wǎng)絡(luò) 報(bào)文交換 算法 路由器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在工業(yè)控制領(lǐng)域，多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)共存的局面從客觀上促進(jìn)了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。將傳統(tǒng)的商用以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的最大障礙是以太網(wǎng)的非實(shí)時(shí)性，而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的高精度時(shí)鐘同步是保證以太網(wǎng)高實(shí)時(shí)性的前提和基礎(chǔ)。 IEEE 1588定義了一個(gè)能夠在測(cè)量和控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)鐘同步的協(xié)議——精確時(shí)間協(xié)議(Precision Time Protocol)。PTP協(xié)議集成了網(wǎng)絡(luò)通訊、局部計(jì)算和分布式對(duì)象等多項(xiàng)技術(shù)，適用于所有通過支持多播的局域網(wǎng)進(jìn)行通訊的分布式系統(tǒng)，特別適合于以太網(wǎng)，但不局限于以太網(wǎng)。PTP協(xié)議能夠使異質(zhì)系統(tǒng)中各類不同精確度、分辨率和穩(wěn)定性的時(shí)鐘同步起來，占用最少的網(wǎng)絡(luò)和局部計(jì)算資源，在最好情況下能達(dá)到系統(tǒng)級(jí)的亞微級(jí)的同步精度。 基于PC機(jī)軟件的時(shí)鐘同步方法，如NTP協(xié)議，由于其實(shí)現(xiàn)機(jī)理的限制，其同步精度最好只能達(dá)到毫秒級(jí)；基于嵌入式軟件的時(shí)鐘同步方法，將時(shí)鐘同步模塊放在操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)層，其同步精度能夠達(dá)到微秒級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間微秒級(jí)的同步精度雖然已經(jīng)能滿足大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備時(shí)鐘同步的要求，但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制等需求高精度定時(shí)的系統(tǒng)來說，這仍然不夠。基于嵌入式軟件的時(shí)鐘同步方法受限于操作系統(tǒng)中斷響應(yīng)延遲時(shí)間不一致、晶振頻率漂移等因素，很難達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA的時(shí)鐘同步方法，以IEEE 1588作為時(shí)鐘同步協(xié)議，以Ethernet作為底層通訊網(wǎng)絡(luò)，以嵌入式軟件形式實(shí)現(xiàn)TCP/IP通訊，以數(shù)字電路形式實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步模塊。這種方法充分利用了FPGA的特點(diǎn)，通過準(zhǔn)確捕獲報(bào)文時(shí)間戳和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償晶振頻率漂移等手段，相對(duì)于嵌入式軟件時(shí)鐘同步方法實(shí)現(xiàn)了更高精度的時(shí)鐘同步，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在以集線器互連的10Mbps以太網(wǎng)上能夠達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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