基于NiosⅡ的家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于住宅的舒適、方便和效率的要求越來越高。家庭網(wǎng)關(guān)是家庭內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)，作為數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的核心部件，將直接影響到家庭網(wǎng)絡(luò)的性能。 本文從家庭網(wǎng)關(guān)的實(shí)際需求出發(fā)，結(jié)合家庭網(wǎng)關(guān)的技術(shù)現(xiàn)狀，運(yùn)用SOPC技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)等，對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)方案和相關(guān)技術(shù)開展研究。 首先，本文闡述了家庭網(wǎng)關(guān)相關(guān)技術(shù)和研究現(xiàn)狀，分析和研究了數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的基本需求和功能，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用基于Ni

2、osⅡ的SOPC技術(shù)，提出了一種基于家庭網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程監(jiān)控模型，并給出了家庭網(wǎng)關(guān)的總體設(shè)計(jì)方案。該方案以基于NiosⅡ的SOPC技術(shù)為核心，構(gòu)建家庭網(wǎng)關(guān)的軟硬件系統(tǒng)，充分發(fā)揮了FPGA的可編程特性和IP核的易移植等特點(diǎn)，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)嵌入式網(wǎng)關(guān)的兼容性差、不易移植的缺陷，對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與開發(fā)作了有益的探討。 然后，在對(duì)Altera公司提供的NiosⅡ軟核以及開發(fā)工具的學(xué)習(xí)和研究的基礎(chǔ)上，開展了家庭網(wǎng)關(guān)相關(guān)IP核的設(shè)計(jì)與整合，實(shí)現(xiàn)了

3、NiosⅡ處理器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和各類接口電路的設(shè)計(jì)，建立了家庭網(wǎng)關(guān)的微處理器平臺(tái)；以ROK101007藍(lán)牙模塊和RTL8019AS以太網(wǎng)模塊作為網(wǎng)關(guān)的內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)接口，應(yīng)用QuartusⅡ和SOPCBuilder設(shè)計(jì)工具完成了家庭網(wǎng)關(guān)硬件平臺(tái)的構(gòu)建，同時(shí)給出了各模塊在Modelsim中的仿真測(cè)試結(jié)果，并在實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)上得到了驗(yàn)證。 接著，基于硬件抽象層系統(tǒng)庫(HAL)規(guī)范，探討了基于NiosⅡ的軟件平臺(tái)的構(gòu)建技術(shù)和方法，并詳細(xì)闡述了網(wǎng)

4、關(guān)軟件平臺(tái)中的啟動(dòng)程序設(shè)計(jì)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、μC/OS-Ⅱ內(nèi)核的移植和配置以及LwIP協(xié)議棧的配置等，實(shí)現(xiàn)了家庭網(wǎng)關(guān)的軟件平臺(tái)構(gòu)建。 最后，基于上述軟硬件平臺(tái)，應(yīng)用HTTP協(xié)議、CGI技術(shù)，編程實(shí)現(xiàn)了HTTP服務(wù)器與客戶端的動(dòng)態(tài)交互，從而實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程控制功能；針對(duì)藍(lán)牙模塊，本文提出了靜態(tài)映射表+動(dòng)態(tài)更新的機(jī)制，在藍(lán)牙模塊通信任務(wù)內(nèi)部設(shè)計(jì)了藍(lán)牙家電映射表，實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)關(guān)與各家電設(shè)備的通信；應(yīng)用μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的軟件開發(fā)