基于SOPC技術(shù)的嵌入式家庭網(wǎng)關(guān).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，智能家居已成為智能建筑的一個(gè)重要分支。智能家居以住宅為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理于一體的高效、舒適、安全、便利的居住環(huán)境。家庭網(wǎng)關(guān)是家庭內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)，作為智能家居結(jié)構(gòu)中的核心部分，其性能直接決定了家庭網(wǎng)絡(luò)的性能。 本課題旨在從家庭網(wǎng)關(guān)的實(shí)際出發(fā)，開發(fā)設(shè)計(jì)一種性價(jià)比高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、支持遠(yuǎn)程控制的家庭網(wǎng)關(guān)。

2、設(shè)計(jì)中選用Altera公司的Cyclone Ⅱ EP2C35 FPGA芯片，采用SOPC技術(shù)，以NiosⅡ軟核為核心構(gòu)建家庭網(wǎng)關(guān)的軟硬件系統(tǒng)。操作系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS—Ⅱ，并在μC/OS—Ⅱ操作系統(tǒng)下的嵌入LwIP協(xié)議棧，支持以太網(wǎng)傳輸。應(yīng)用RS485總線作為家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的傳輸總線。 論文首先對(duì)課題的背景做了簡(jiǎn)要的介紹，包括家庭網(wǎng)關(guān)的簡(jiǎn)單介紹以及SOPC技術(shù)所涉及到的概念。然后在分析了家庭網(wǎng)關(guān)的需求和性能，對(duì)可能的軟硬

3、件方案進(jìn)行比較后，最終提出了一個(gè)基于SOPC技術(shù)的家庭網(wǎng)關(guān)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件選型方案。該方案以基于FPGA芯片的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SOPC技術(shù)的可重構(gòu)特性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)嵌入式網(wǎng)關(guān)的硬件升級(jí)困難，不易移植的缺點(diǎn)。 其次介紹了家庭網(wǎng)關(guān)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)中各模塊與FPGA接口電路以及SOPC硬件系統(tǒng)的構(gòu)建。這部分中對(duì)SOPC系統(tǒng)中每個(gè)模塊進(jìn)行了仿真，并且自行設(shè)計(jì)了七段譯碼器譯碼控制核、DM9