电子技术毕业设计（论文）：嵌入式系统以太网接口电路设计

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1、中北大学2012届毕业设计说明书1引言1.1研究背景及意义随着微电子技术和计算机技术的发展，嵌入式技术得到广阔的发展空间，特别是进入20世纪90年代以来，嵌入式技术的发展和普及更为引人注目，已经成为现代工业控制、通信类和消费类产品发展的方向，在通信领域，众多网络设备如VOIP，WirelessLAN，ADSL等都包含有大量嵌入式技术的成份，广播电视在向数字化的趋势发展，DVB，DAB技术也逐渐在全面推广起来，个人消费类产品，如PDA、数码相机、MP3播放器等产品都离不开嵌入式技术的支持，嵌入式技术在ATM、

2、可视电话、汽车的ABS等产品中也都有大量的应用，此外，军事领域之中也处处可见嵌入式技术的身影，如单兵信息终端，便携式保密机，战场指挥系统等，可以说，嵌入式系统已经渗透到人们日常生活以至国家安全防御体系之中[1]。嵌入式技术发展的核心是嵌入式微控制芯片技术的发展，当今微控制芯片功能变得越来越强，种类更为繁多，如MIPS，PowerPC，X86，ARM，PIC等，但这些嵌入式处理器受到价格以及兼容性等因素要求的限制，应用状况有所不同，MIPS和PowerPC处理器市场定位较高，对于成本敏感的应用并不合适，而x8

3、6系列处理器要与8068、286、386等保持兼容性，使用相同的指令集，从而限制了CPU系统性能的提高，当今嵌入式领域中使用最为广泛的是基于ARM体系结构的嵌入式处理器，其占据了80％以上的32位嵌入式处理器市场份额，从发展之初至今，ARM公司已经推出ARM7，ARM9，ARM9E，ARM10，SecurCore以及Intel的StrongARM和Xscale等一系列的产品。这些不同版本的处理器内核，虽一脉相承，但应用背景不同，例如，ARM7系列处理器针对功耗和陈本要求比较苛刻的应用而设计的；而ARM9系列

4、处理器主要应用于下一代的无线设备；SecurCore则是专为安全设备而定制的[2]。技术的发展要与实际应用相结合，才能体现出技术进步的价值，嵌入式系统的发展正如日中天，基于ARM核嵌入式微处理器的以太网的嵌入式控制实现也正在国内外如火如荼的展开，以太网在实时操作、可靠传输、标准统一等方面的卓越性能及其便于安装、维护简单、不受通信距离限制等优点，已经被国内外很多监控、控制领域的研究人员广泛关注，并在实际应用中。1.2国内外研究现状第32页共32页中北大学2012届毕业设计说明书以太网是一种采用载波侦听多路访N

5、／冲突检测(CSMA／CD)和介质存取控制(MAC)协议在共享介质上传输数据的技术。由于其具有使用简便、价格低、速率高等优点，因而从20世纪80年代出现以来，便很快成为局域网的主流，3基于ARM处理器的串行通信与以太网协议的研究与应用在城域网和广域网上也得到很广泛的应用。据统计，目前全球85％的网络采用了以太网技术。早期的以太网被称为共享以太网是指多节点共享同一个传输媒体，节点问采用广播方式通信．，所以容易发生冲突。共享以太网CSMA／CD技术来避免冲突，即发送方检测到冲突就暂停发送，随机延迟一段时间后再重

6、新发送直到成功[3]。因而共享以太网对时间响应具有不确定性。近年来出现的交换以太网(SwitchedEthernet)克服了这一缺点。交换以太网将网络以星型拓扑结构划分为许多物理上互相隔离而逻辑上互相联系的节点，在发送端和接收端之间建立一个独占的全双工通道，因而能有效避免冲突，同时使得以太网的服务质量得到很大提高。在传输速度方面，以太网从出现至今的20多年的发展时间里，运行速度提高了两个数量级，从80年代的10Mbps到90年代的100Mbps、1000Mbps，再到现今的10Gbps。以太网的速度优势、低

7、廉的端口价格和优越的性能，对于那些准备实行信息化改造以提高效率的生产领域来说，具有很大的吸引力。目前，在国内外的工业领域，由以太网与工业现场相结合的工业以太网技术正处于研究和初步应用之中，成为工业控制网络建设的一种可行的解决方案。在人们的日常生活和工作中，基于以太网技术和TCP／IP协议构建的互联网已经延伸到每个角落，人们可以利用互联网快捷方便地共享信息、查询资料、建立电子商务等等。可以相信，随着互联网的进一步普及和发展，以太网技术将会得到更为广泛的应用。1.3本文的工作本文主要研究了基于ARM芯片的以太网

8、接口电路设计。在深入剖析以太网传输规范协议的基础上，选择单独一个没有以太网模块功能的ARM芯片作为主控芯片外接一个以太网控制芯片构成以太网接口电路，所选芯片型号为ST公司的最新Cortex-M3核的STM32系列芯片嵌入式芯片作为主控芯片，完成以太网接口电路功能的设计。本文主要阐述了设计需要的原理知识以及详细设计的过程，主要完成的工作如下：一．根据设计要求选用STM32F103VET6嵌入式芯片,第32页共32页