Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИССЕРТАЦИЯ, ИНФОРМАТИКА

Реализация приемопередатчика кадров сети Ethernet на ПЛИС

ang_not 320 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 65 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 07.09.2018
В результате выполнения данной выпускной магистерской работы был исследован и разработан приемопередатчик кадра сети Ethernet на ПЛИС. Передачу данных между ПЛИС и ПК эффективней всего осуществить, используя технологию Ethernet. Используя данную конфигурацию, система сможет обмениваться данными на скоростях близким к 28 Гбит/с в дуплексном режиме. Данной скорости будет достаточно для выполнения поставленных задач. К тому же, в перспективе, возможна организация локальной сети, что позволит подключаться к ПЛИС с любого компьютера.
Введение

От способности сетевой инфраструктуры работать в сложных производственных условиях и от гибкости применяемых систем автоматизированного управления во многом зависит эффективность функционирования современных предприятий. Ethernet и в этой области неуклонно теснит традиционные промышленные протоколы. Для передачи данных в промышленных приложениях и при управлении процессами традиционно используются промышленные сети и протоколы многочисленных типов и стандартов: Profibus, FIP, ControlNet, Interbus-S, DeviceNet, P-NET, WorldFIP, LongWork, Modbus и др.[1]. Разработанные с учетом особенностей конкретных производств и технических систем, они позволяют обеспечить надежные коммуникации и высокую точность управления. На их основе создаются распределенные системы, объединяющие различные датчики, контроллеры и исполнительные устройства. При всем многообразии применяемых методов мультиплексирования, коммуникаций, доступа к среде передачи данных и управления (централизованного или децентрализованного), практически все промышленные протоколы отличаются детерминированностью поведения, поддержкой функций реального времени, повышенной надежностью передачи данных в среде с высоким уровнем электромагнитных помех, наличием защищенных от воздействия среды разъемов. Вопреки предпринимаемым попыткам стандартизации производители продолжают развивать разные технологии, шинные интерфейсы, архитектуры контроллеров, операционные системы реального времени, протоколы и продвигать собственные сетевые решения, обеспечивающие взаимодействие оборудования для контроля и управления производственными процессами. Между тем в промышленности, энергетике, нефтегазовой отрасли, на транспорте и производственных предприятиях все шире применяется технология Ethernet. Уже более десяти лет аналитики предсказывают [1], что Ethernet в скором времени займет доминирующее положение в области управления процессами и в промышленных приложениях АСУТП (SCADA). Однако до сих пор этого не случилось. Промышленность и разработчики АСУТП — весьма консервативный сегмент, они не спешат внедрять новые протоколы, и здесь есть большой резерв для роста. Тем не менее доля сетевых устройств промышленного назначения, поддерживающих Ethernet. Сетевой интерфейс Ethernet получил очень широкое распространениепри построении локальных сетей. Помере развития технологии скоростьпередачи данных увеличивалась, иверсия 1 Гб/c является самой распространённой на данный момент. Достоинствами этого интерфейса являютсявысокая скорость передачи данных,возможность связи между двумя любыми устройствами и простота построения сети. Во время разработки цифрового управляющего устройства часто возникает вопрос выбора элементной базы, на которой предполагается его реализовать: жесткая логика, программируемая логика или микроконтроллер. В последнее время всё большую популярность приобретают микросхемы программируемой логики, называемые программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Применение ПЛИС наиболее эффективно там, где необходимо создание мелкосерийных и уникальных устройств с развитыми вычислительными возможностями и потребностью в оперативном конфигурировании. Это стало основной причиной выбора ПЛИС для задач прототипирования моделей схем любой сложности. Популярными ПЛИС Xilinx VC707. По своей структуре это семейство является наиболее экономичным решением, оптимизированным для крупно серийного применения.
Содержание

Аннотация………………………………………………………………......2 Введение………………………………………………………………....….7 1. Цели и задачи диссертационной работы...………….……….................9 1.1 Анализ существующих приемопередатчиков кадров сети Ethernet на ПЛИС.…...................................................................................................10 1.2 Технология реализации........................................................................ 14 1.2.1.Обзор технологии ПЛИС...………………………………….............14 1.2.2 Обобщенная структурная схема ПЛИС............................................16 1.2.3 Этапы проектирования ПЛИС....................……………...................21 1.2.4 Обзор технологии Ethernet…………...........................………..........23 1.3 Краткие выводы......................................................................................27 2. Проектирование системы, аппаратная часть...............................…......28 2.1 Описание решений …………...............................................…....….....28 2.1.1 Архитектура Virtex...................................................................…......29 2.1.2 Быстродействие кристаллы Virtex…......................…............…......30 2.1.3Описание архитектуры матрица Virtex…....……..........……...........30 2.1.4 Блок ввода-вывода ПЛИС Virtex............…………...................…...32 2.1.5 Запоминающие элементы ПЛИС Virtex...........................................40 2.1.6 Локальные связи в кристалле Virtex.................................................44 2.1.7 Система проектирования кристаллов Virtex...................................46 2.1.8Размещение проекта в кристалл .......................................................48 ? 3 Разработка модуля приема/передачи информации через интерфейс Ethernet.........................................................................................................50 3.1 Разработка модуля передатчика..........................................................54 3.2 Разработка модуля приемника ...........................................................56 3.3 Разработка тестовые модули...............................................................59 3.4 Реализация модуля приемника/передатчика сформированием IP с использованием CORE Generator..............................................................62 Заключение………………………………………………………….........64 Литература…………………………………………………………..........65
Список литературы

1. Орлов С. А. Ethernet и промышленные сети, «Журнал сетевых решений/LAN», № 09, 2013 г. 2. Zhou S. Understanding the Evolution Dynamics of Internet Topology. Physical Review E.2006. Vol. 74. 3. Модуль ПЛИС приемопередатчик Trenz Electronic TE0715 Series (Z7015,Z7030): https://www.xilinx.com/products/boards-and-kits/1-672i0r.html. 4. Модуль ПЛИС приемопередатчик TE0710-02-35 и TE0710-02-100: https://www.xilinx.com/products/boards-and-kits/1-4gtvmq.html. 5. Двухрежимный приемопередатчик с пропускной способностью до 56 Гбит/с в режиме PAM-4 и до 30 Гбит/с в режиме NRZ.; https://www.altera.com/products/fpga/stratix-series/stratix-10/overview.html. 6. Продукты Virtex 7 семейство ПЛИС седьмого поколения предназначенное для высокопроизводительных систем: https://www.xilinx.com/products/boards-and-kits/ek-v7-vc707-g.html 7. Hewitt C. ORGs for Scalable, Robust, Privacy Friendly Client Cloud Computing. Massachusetts Institute of Technology. 2008.Vol. 12. № 5. 8. РизДж. Облачные вычисления. БХВПетербург, 2011. 9. IEEE 802.3ba 2010. IEEE Standard for Information Technology. Amendment 4: Media Access Control Parameters, Physical Layers and MaNagement Parameters for 40 Gb/sand 100 Gb/s Operation. IEEE, 22 June 2010. 10. D’Ambrosia J. 100 Gigabit Ethernet and Beyond. IEEE Communications Magazine. 2010. 11. Toyoda H., Ono G., Nishimura Sh. 100GbE PHYand MAC Layer Implementations. IEEE Commun. Mag. 2010. Vol. 50. No. 3. 12. CFP MSA Hardware Specification Revision.2010. No. 14. 13. Смирнова Е. В. Технология современных сетей Ethernet. Методы коммутации и управления потоками данных: учеб. пособие [Текст]/ Е. В. Смирнова, П. В. Козлик; под ред. Б.В. Кострова. ¬ СПб:, БХВ-Петербург, 2012. -272 с. 14. Олифер В.Г. Олифер Н.А., Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы/ СПб.: Питер, 2010.- 672 с.: ил. 15. Федодеев Д. В. Алгоритмы управления очередями. «Журнал сетевых решений/LAN», № 12, 2007 16. Джон Ф. Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Учебное пособие. ПОСТМАРКЕТ Москва 2002. -533с.
Отрывок из работы

1. Цели и задачи диссертационной работы Целью диссертационной работы является исследование, а также реализация приемопередатчика кадров сети Ethernet на более мощной ПЛИС. Задачи: • Исследование актуальности данной темы диссертационной работы. • Анализ существующих решений на ПЛИС приемопередатчика кадров сети Ethernet. • Выбор более мощной ПЛИС для реализации приемопередатчика кадров сети Ethernet. • Разработка алгоритмов приемопередатчика для сети Ethernet. • Разработка программы для ПЛИС. • Временное моделирование работы спроектированного приемопередатчика кадров сети Ethernet.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg