异步串口-以太网数据转发器的研究与设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究目的与意义

随着全球信息化时代的到来，计算机、网络、互联网通信等技术迅猛发展。互联网日益为人们所熟知，国际互联网已经成为人们认识、了解世界，进行交流的必不可少的工具。目前，网络技术在工业自动控制中也得到了越来越广泛的应用，特别是在一些数据采集系统中，如电力工业控制系统中，如电力工业控制系统、采矿系统、石油生产、核电、铁路运输、水文气象等。在这些系统中，都需要对一些实时数据进行采集，再经过处理或直接将数据传送给数据处理中心。随着网络技术的高速发展，以太网已广泛应用于通信、传输等领域。由于以太网具有高速、稳定、容易实现、价格低廉等特点，因此是实现数据传输的可行方案之一。tcp/ip网络是基于复杂环境设计的一种通信网络，其具有自动纠错功能，通信质量非常稳定，不易受外部环境干扰。rs一232串口通信抗干扰能力较差，非常容易出现错误。从传输距离和速率角度来看，以太网利用光纤传输，传输距离几乎无限制，速率可达1000mbps，而rs232串口的传输极限距离约为15m，速率最高不超过100kbps，因此，以太网串口服务器具有广阔的发展前景。

就工装设备的信息化改造而言，将试验数据采集汇总至数据库中统一管理，实现数据资源共享，采用一定通信网络形式及数据可靠传输就显得非常关键，以太网的高通讯速率、高性价比、高可靠性等优势使以太网成为网络系统设计中优选项目方式，以太网占据当前局域组网方式中主流地位，基于tcp/ip协议的软件平台资源广泛，各层协议控制能满足自动化控制各层次需求，利于网络升级扩展的同时实现现场封闭设备向开放式互联网络的连接，信息得到共享。

2. 研究的基本内容与方案

在数据存储转发器设计方案中，tcp/ip协议栈的实现是其中功能核心部分，即要保证足够ram空间运行tcp/ip协议栈，又需要足够的通信缓冲区用于两端速率的匹配，使数据传输具备较高的实时性和可靠性。

在系统的核心性能方面，选用的适合高集成度、低功耗的嵌入式设计的微控制器，其中armcortex-m0系列内核的32位处理器能够很好的满足嵌入式数据存储转发器性能设计要求，它是为低功耗嵌入式系统应用而设计的一种解决方案，不仅代码运行空间小，而且其工作频率可以倍频至高达50mhz，而运行能耗电流不到10ma，内核结构中的电源管理模块，可自动对工作电压进行协调稳定，不同节能程度工作方式，最大地减小功耗。

在考虑是否加入操作系统方面，就本身存储空间有限的情况，即使是选择运行小型操作系统(如uc/os-ii)，这样tcp/ip协议栈运行提供的空间资源同样也会显得比较紧张，虽然可以扩展外部存储空间,如sram、flash等，但这样会使得设计的总体结构复杂化，同时成本也相应地升高。数据存储转发器设计中系统功能任务和任务调度相对简单，要求正确数据解析，对响应性、实时性有一定要求，采用主循环处理方式，对中断做出直接的处理，保证良好的实时响应能力，同时降低对于硬件资源的要求和系统设计复杂度。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译，熟悉研究背景。

第6－12周：撰写论文初稿。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]孙学军，喻梅，计算机网络.电子工业出版社，2003

[2]王琪，王冬捷.基于tcp/ip协议栈的串口-网口转换器设计[j].工业控制计算机，2015

[3] 钱敏，汪一鸣.t4快速以太网hub数据转发器及fpga实现[j].电路与系统学报，2007