arcnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析設(shè)備設(shè)計(jì)篇一：ARCNET局域網(wǎng)的協(xié)議剖析和應(yīng)用技術(shù)ARCNET局域網(wǎng)的協(xié)議剖析和應(yīng)用技術(shù)1引言ARCNET最初由美國Datapoint公司于1977年成功開發(fā)并用于辦公局域網(wǎng)中，后來以太網(wǎng)以其更快的傳輸速率和大量的數(shù)據(jù)傳輸量使辦公室網(wǎng)絡(luò)的需求由ARCNET轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)。而ARCNET時(shí)間的確定性，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院徒M網(wǎng)的靈活性，使其在工業(yè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中找到了新的應(yīng)用途徑一嵌入式控制系統(tǒng)的應(yīng)用。ARCNET廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制的各個(gè)領(lǐng)域，諸如印刷、電力、船舶、鐵路運(yùn)輸、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域都可以見到它的身影。ARCNET常常嵌入到具體系統(tǒng)中，國外很多儀器設(shè)備都設(shè)有ARCNET網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)。目前全球已有大約1000萬個(gè)ARCNET節(jié)點(diǎn)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域中［2］。國內(nèi)的應(yīng)用也有一定發(fā)展，一些技術(shù)人員開始嘗試用ARCNET網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，完成國外進(jìn)口產(chǎn)品的升級(jí)換代。但其發(fā)展還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，為了更好地推廣ARCNET技術(shù)，促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，本文從ARCNET的技術(shù)及應(yīng)用等角度，加以介紹。2ARCNET工作機(jī)制ARCNET局域網(wǎng)采用了優(yōu)化的令牌總線協(xié)議()，除了具有令牌總線網(wǎng)的一般特點(diǎn)外，還具有如下特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)保存有下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的邏輯地址，可以生成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)地址表。 ②為了避免目的節(jié)點(diǎn)沒有空閑緩沖區(qū)而引起信息的丟失，設(shè)置了空閑緩沖區(qū)查詢幀，通過查詢可以減少不必要的數(shù)據(jù)重傳，提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。ARCNET是一個(gè)真正開放標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，1999年成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/。從OSI參考模型來看，它提供了網(wǎng)絡(luò)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)，說明ARCNET能方便地在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收。邏輯環(huán)的建立在ARCNET網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均有一個(gè)唯一的MAC(MediumAccessControl)地址，其取值范圍為0?255，其中0是網(wǎng)絡(luò)廣播地址。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)初始化或重構(gòu)時(shí)確定它在邏輯環(huán)中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并將下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的ID值保存在各自專用的寄存器NID(NextID)中，并按MAC地址從小到大的順序構(gòu)成一個(gè)邏輯環(huán)路。圖1是一個(gè)典型的4個(gè)節(jié)點(diǎn)的邏輯環(huán)。a網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)b邏輯環(huán)圖1邏輯環(huán)的建立令牌作為一組獨(dú)特的信號(hào)序列，沿著邏輯環(huán)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳向邏輯鄰居（而非物理鄰居），因而與節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)上的物理位置以及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無關(guān)。節(jié)點(diǎn)的進(jìn)網(wǎng)或退網(wǎng)當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)加電或840ms（速率下）沒有收到令牌時(shí)，它即發(fā)出一個(gè)重構(gòu)脈沖，使總線終止一切活動(dòng)，造成令牌丟失，從而引發(fā)系統(tǒng)重構(gòu)。經(jīng)過重構(gòu)形成新的邏輯環(huán)，新節(jié)點(diǎn)也就加入網(wǎng)絡(luò)中。重構(gòu)時(shí)間的多少取決于網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)的多少和數(shù)據(jù)傳輸速率的大小，通常為20?30ms。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)由于故障或斷電而退出網(wǎng)絡(luò)時(shí)不需要進(jìn)行整個(gè)邏輯環(huán)的重構(gòu)，因?yàn)楫?dāng)邏輯環(huán)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)（存有退網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的ID值）向它發(fā)送令牌時(shí)，不可能收到它的響應(yīng)，因而令牌發(fā)送者將它的NID值加1，重發(fā)令牌，直到收到響應(yīng)，即找到邏輯環(huán)中新的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)為止（實(shí)際上新的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)就是故障節(jié)點(diǎn)在原邏輯環(huán)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)），節(jié)點(diǎn)的退網(wǎng)也就完成。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，多數(shù)網(wǎng)絡(luò)故障是節(jié)點(diǎn)故障，對(duì)于ARCNET網(wǎng)絡(luò)，只需該節(jié)點(diǎn)退網(wǎng)，即可保證網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)正常工作。由于節(jié)點(diǎn)退網(wǎng)無需網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，因而網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)時(shí)間很短。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的增加或退出都是由網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)完成，不需外界的介入。數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送ARCNET局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為?10Mbps,其用戶數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度為0?507字節(jié)，有兩種ARCNET數(shù)據(jù)幀模式，其中短幀模式用戶數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度為253字節(jié)，長(zhǎng)幀模式用戶數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度為507字節(jié)，只要按一定的格式將用戶數(shù)據(jù)寫入?yún)f(xié)議控制器內(nèi)置的2KRAM中，在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，協(xié)議控制器會(huì)自動(dòng)將其組織到ARCNET的數(shù)據(jù)幀中。傳輸數(shù)據(jù)在協(xié)議控制器內(nèi)置的2KRAM中的存放格式如圖2所示。地址短幀模式長(zhǎng)幀模式12.SIDDID256-N未用DATA1DATA2..DATAN-155DATAN511DATAN0123 SIDDID0512-N未用DATA1DATA2.DATAN-1N為用戶數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度；SID為源節(jié)點(diǎn)地址；DID為目的節(jié)點(diǎn)地址；DID為0表示廣播地址圖2傳輸數(shù)據(jù)在2KRAM中的存放格式在數(shù)據(jù)傳送的過程中，一旦源節(jié)點(diǎn)CPU將待發(fā)的用戶數(shù)據(jù)寫入?yún)f(xié)議控制器的內(nèi)部RAM，在該節(jié)點(diǎn)持有令牌時(shí)，相當(dāng)于接收到令牌傳送幀(ITT，InvitationtoTran***it，簡(jiǎn)稱令牌)，首先向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)空閑緩存查詢幀(FBE，F(xiàn)reeBufferEnquiry)，查詢目的節(jié)點(diǎn)是否有足夠的接收緩存，目的節(jié)點(diǎn)如有，則回答一個(gè)確認(rèn)幀(ACK,Acknowle-dgement)，否則回答一個(gè)否認(rèn)幀(NAK,NegativeAcknowledgement)。源節(jié)點(diǎn)只有收到來自目的節(jié)點(diǎn)的ACK幀后才向其發(fā)送一個(gè)含有用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀(PAC,Packet)。如果目的節(jié)點(diǎn)收到了數(shù)據(jù)，且通過7CRC校驗(yàn)，則回送一個(gè)ACK幀，告訴源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)接收成功，否則目的節(jié)點(diǎn)不回發(fā)任何信息，導(dǎo)致源節(jié)點(diǎn)超時(shí)，源節(jié)點(diǎn)認(rèn)為數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，等下一次收到令牌時(shí)重發(fā)該數(shù)據(jù)幀，至此節(jié)點(diǎn)傳輸過程結(jié)束，令牌被傳遞給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖3是節(jié)點(diǎn)156向節(jié)點(diǎn)255發(fā)送數(shù)據(jù)包的具體過程。a等待令牌信號(hào)b檢查是否可發(fā)送c可發(fā)送回答確認(rèn)d送出數(shù)據(jù)e發(fā)送完成f令牌傳向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)圖3數(shù)據(jù)的傳送過程ARCNET支持廣播消息。廣播消息發(fā)出后無需回送確認(rèn)幀，通過消息廣播一次可以將消息傳送給網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)，可見廣播速度很快。3ARCNET局域網(wǎng)的性能分析安全機(jī)制ARCNET局域網(wǎng)通過下列幾種途徑確保數(shù)據(jù)的安全傳輸。數(shù)據(jù)發(fā)送前通過發(fā)送FBE幀對(duì)目的節(jié)點(diǎn)的接收準(zhǔn)備進(jìn)行確認(rèn)。每個(gè)數(shù)據(jù)幀中都含有一個(gè)CRC-16的幀校驗(yàn)序列。一旦令牌丟失，將引發(fā)重構(gòu)，自動(dòng)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。協(xié)議控制器提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)故障診斷功能。此外，由于協(xié)議控制器內(nèi)置2KRAM，可儲(chǔ)存8頁短幀模式的用戶數(shù)據(jù)和4頁長(zhǎng)幀模式的用戶數(shù)據(jù)。即使節(jié)點(diǎn)CPU不讀取RAM中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)充滿RAM也無關(guān)緊要，當(dāng)RAM要溢出時(shí)，節(jié)點(diǎn)CPU在收到FBE幀時(shí)可回送NAK幀，使RAM不再接收數(shù)據(jù)，此時(shí)源節(jié)點(diǎn)將不再發(fā)送數(shù)據(jù)，將令牌傳送給下一節(jié)點(diǎn)，因此，即使某一節(jié)點(diǎn)無法通信，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)也不會(huì)鎖閉。數(shù)據(jù)吞吐量和總開銷由于ARCNET使用令牌傳送機(jī)制來仲裁節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問權(quán)，因而網(wǎng)絡(luò)性能在時(shí)間上是可預(yù)測(cè)的或可確定的。正是由于ARCNET的時(shí)間可確定性，使其在工業(yè)實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用經(jīng)久不衰。反映局域網(wǎng)性能的一個(gè)重要參數(shù)就是“一個(gè)節(jié)點(diǎn)在能夠發(fā)送信息之前必須等待的時(shí)間”，這個(gè)參數(shù)表示了各個(gè)節(jié)點(diǎn)每秒鐘能發(fā)送的信息數(shù)，也就是網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。在的數(shù)據(jù)傳輸速率下，ARCNET協(xié)議控制器執(zhí)行簡(jiǎn)單的令牌傳送約需口s（協(xié)議控制器響應(yīng)時(shí)間口s+令牌碼傳送時(shí)間HS），因而令牌繞邏輯環(huán)一周的傳遞時(shí)間為XNnodes（口s），Nnodes為網(wǎng)絡(luò)中活動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)從接收到令牌到發(fā)送數(shù)據(jù)為止，共需^s的處理時(shí)間，傳輸每個(gè)字節(jié)需11個(gè)時(shí)鐘周期，一個(gè)字節(jié)的傳輸時(shí)間為11X400ns=^s（速率為時(shí)，每個(gè)時(shí)鐘周期為100ns）。因此令牌繞邏輯環(huán)一周最壞篇二：基于FPGA的ARCNET網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)基于FPGA的ARCNET網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)摘要：為了實(shí)現(xiàn)列車中分散于各車輛中的設(shè)備的協(xié)調(diào)工作，列車通信網(wǎng)絡(luò)在初期串行通信總線的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的；為了解決列車上ARCNET列車通信網(wǎng)絡(luò)與主控制臺(tái)的通信問題，ARCNET網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)迫在眉睫，為此設(shè)計(jì)一款基于FPGA的ARCNET網(wǎng)關(guān)，采用altera公司的Cyclone芯片作為核心芯片，使用SOPCBuilder創(chuàng)建NiosII，編寫驅(qū)動(dòng)極其初始化程序通過JTAG下載到FPGA芯片上完成協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能。關(guān)鍵詞：FPGA，ARCNET，COMXX2，以太網(wǎng)1、概論現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA芯片集成度高，體積小，具有通過用戶編程是實(shí)現(xiàn)專門應(yīng)用的功能。使用FPGA芯片可以大大縮短系統(tǒng)的研發(fā)周期，減小資金的投入。另外，采用FPGA芯片可以將原來的電路板極產(chǎn)品集成為芯片級(jí)產(chǎn)品，從而降低了功耗，提高了可靠性，同時(shí)還可以很方便的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改【1】。ARCNET(AuxiliaryResourceComputerNetwork)是一種基于令牌傳遞(TokenPassing)協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線。最初是由美國Datapoint公司在20世紀(jì)70年代末作為辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展起來的。該現(xiàn)場(chǎng)總線具有速度快、確定性、可擴(kuò)展性和支持長(zhǎng)距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，非常適合過程實(shí)時(shí)控制。近年來被廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化領(lǐng)域，是一種理想的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)［2］。2、網(wǎng)絡(luò)接口硬件設(shè)計(jì)ARCNET網(wǎng)絡(luò)接口硬件設(shè)計(jì)包括2個(gè)部分，分別是設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)操作系統(tǒng)運(yùn)行的基本硬件電路和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口功能的協(xié)議控制器電路，其設(shè)計(jì)電路框架如圖1所示。圖1網(wǎng)絡(luò)接口硬件設(shè)計(jì)圖基本硬件電路設(shè)計(jì)基本硬件電路的基本功能是運(yùn)行操作系統(tǒng)，是網(wǎng)絡(luò)接口能夠工作的核心，實(shí)現(xiàn)電源供應(yīng)、電路復(fù)位、程序的FLASH存儲(chǔ)與RAM運(yùn)行及JTAG接口。電源模塊整個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口采用12V變壓供電。由于FPGA芯片等芯片需要采用V供電，其中FPGA核還需要供電，某些外圍芯片需要采用5V供電，所以12V向5V轉(zhuǎn)換，采用LM1117實(shí)現(xiàn)5V向V轉(zhuǎn)換，采用LM1117實(shí)現(xiàn)向轉(zhuǎn)換。JTAG和AS下載接口JTAG是一種嵌入式調(diào)試技術(shù)，它在芯片內(nèi)部封裝了專門的電路測(cè)試訪問口(TAP)，通過JTAG測(cè)試工具對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試［3］。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS，TCK，TDI，TDO,分別為測(cè)試模式選擇、測(cè)試時(shí)鐘、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出。JTAG還常用于系統(tǒng)編程ISP，如對(duì)FLASH器件進(jìn)行編程等。 AS(ActiveSerial)是FPGA重要的配置方式，由FPGA器件引導(dǎo)配置操作過程，它控制著外部存儲(chǔ)器和初始化過程。配置數(shù)據(jù)通過DATA0引腳送入FPGA。配置數(shù)據(jù)被同步在DCLK輸入上，1個(gè)時(shí)鐘周期傳送1位數(shù)據(jù)。LCD顯示模塊LCD液晶顯示可以靈活顯示各種數(shù)字文字，顯示內(nèi)容豐富，顯示屏體積小、功耗低。串行接口，外圍驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，顯示能力的擴(kuò)展不涉及到硬件電路的修改,可擴(kuò)展性很強(qiáng)6。本設(shè)計(jì)采用的是LCD1602模塊，主要顯示協(xié)議轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，以便工作人員能夠簡(jiǎn)單明了的發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。FLASH和SDRAM模塊FLASH存儲(chǔ)器是一種可在系統(tǒng)中進(jìn)行電擦寫，掉電后信息不丟失的存儲(chǔ)器。它具有低功耗、大容量、擦寫速度快、可整片或分扇區(qū)在系統(tǒng)編程或擦除等特點(diǎn)，并且可由內(nèi)部嵌入的算法完成對(duì)芯片的操作。網(wǎng)絡(luò)接口存儲(chǔ)芯片采用Am29LV160BFLASH芯片以及HY57V281620A的SDRAM。協(xié)議控制器電路設(shè)計(jì)協(xié)議控制電路由RJ45接口、以太網(wǎng)控制芯片和ARCNET協(xié)議控制芯片COMXX2組成，主要實(shí)現(xiàn)ARCNET協(xié)議和以太網(wǎng)協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換。以太網(wǎng)模塊以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片采用DM9000A，該芯片集成了16K的SRAM；以太網(wǎng)口10M100M、半雙工自適應(yīng)；支持VLAN，能透明傳輸IEEE8021Q超長(zhǎng)幀，RJ45口支持直連和交叉自動(dòng)識(shí)別功能；功耗低，供電電壓在到之間；支持處理器接口處理字節(jié)或者對(duì)內(nèi)存數(shù)據(jù)操作的I/O命令的字。ARCNET協(xié)議控制芯片ARCNET協(xié)議控制芯片采用COMXX2，芯片封裝了令牌傳遞ARCNET協(xié)議，支持微控制接口的自動(dòng)檢測(cè)。芯片內(nèi)含2KB雙口RAM、最小邏輯與微控制器接口、軟件編程節(jié)點(diǎn)ID、電源診斷、CMOS,V供電。并支持配置協(xié)議，工作溫度在-40?85°C。該芯片由48腳封裝，支持多種微處理器（MCU）和收發(fā)接口，時(shí)鐘頻率為20MHz。RJ45接口設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用常用的以太網(wǎng)接口10100basetxRJ45接口，支持10兆和100兆自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接速度，常見的RJ45接口有兩類：用于以太網(wǎng)網(wǎng)卡、路由器以太網(wǎng)接口等的DTE類型，還有用于交換機(jī)等的DCE類型。DTE我們可以稱做“數(shù)據(jù)終端設(shè)備”，DCE我們可以稱做“數(shù)據(jù)通信設(shè)備”[4]。3、SOPC系統(tǒng)開發(fā)SOPC設(shè)計(jì)具體包括以32位NiosII為核心的嵌入式系統(tǒng)的硬件配置、硬件設(shè)計(jì)、硬件仿真、軟件設(shè)計(jì)及軟件調(diào)試;SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本軟件工具包括：QuartusII,用于完成NiosII系統(tǒng)的綜合、硬件優(yōu)化、適配、編程下載以及硬件系統(tǒng)調(diào)試等；SOPCBuilder，是AlteraNiosII嵌入式處理器開發(fā)包，用于實(shí)現(xiàn)NiosII系統(tǒng)的配置、生效；ModelSim，用于對(duì)SOPC生成的NiosII系統(tǒng)的HDL描述進(jìn)行系統(tǒng)功能仿真；NiosIIIDE，用于進(jìn)行軟件開發(fā)、調(diào)試以及向目標(biāo)開發(fā)板進(jìn)行Flash下載【5】。Builder硬件開發(fā)硬件系統(tǒng)開發(fā)主要是使用SOPCBuilder創(chuàng)建NiosII,為接下來的軟件應(yīng)用程序提供運(yùn)行的平臺(tái)。NiosII嵌入式處理器是FPGA廠商Altera公司推出的軟核處理器，是一種面向用戶、可以靈活定制的通用RISC（精簡(jiǎn)指令集架構(gòu)）嵌入式CPU。NiosII以軟核方式提供給用戶，并專門為在Altera的FPGA上實(shí)現(xiàn)做了優(yōu)化，用于SOPC集成，最后在FPGA上實(shí)現(xiàn)。NiosII系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分是添加CPU及外設(shè)IP模塊，軟件本身自帶了很多IP核，例如FLASH，SDRAM，UART，JTAG等等，但是不是所有的IP核都能找到，有些也需要自己創(chuàng)建，軟IP通常是以硬件描述語言HDL源文件的形勢(shì)出現(xiàn)，應(yīng)用開發(fā)過程與普通的HDL設(shè)計(jì)也十分相似，只是所需的開發(fā)硬軟件環(huán)境比較昂貴。軟IP的設(shè)計(jì)周期短，設(shè)計(jì)投入少，為后續(xù)設(shè)計(jì)留有很大的發(fā)揮空間，增大了IP的靈活性和適應(yīng)性。IIIDE軟件開發(fā)NiosIIIDE為軟件開發(fā)提供4個(gè)主要的功能，工程管理器、編輯器和編譯器、調(diào)試器以及閃存編程器。[8]HAL系統(tǒng)庫是一個(gè)輕量級(jí)的運(yùn)行環(huán)境，NiosIIHAL系統(tǒng)庫提供了一個(gè)基于ANSIC庫的運(yùn)行環(huán)境，并提供了簡(jiǎn)單的和硬件通信的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。由于SOPCBuilder和NiosIIIDE緊密的集成，在SOPCBuilder生成硬件系統(tǒng)以后，NiosIIIDE能夠自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的HAL系統(tǒng)庫，在創(chuàng)建軟件項(xiàng)目時(shí)，NiosIIIDE自動(dòng)生成并管理HAL系統(tǒng)庫。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收可采用中斷方式。中斷服務(wù)程序通過檢查中斷狀態(tài)寄存器來判斷是發(fā)送中斷請(qǐng)求還是接收中斷請(qǐng)求。初始化完成后，即可創(chuàng)建任務(wù)，建立套接字，綁定端口，綁定完之后，再監(jiān)聽端口。發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)以太網(wǎng)芯片接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，可由EPH模塊察看此數(shù)據(jù)包的目的地址，則把此數(shù)據(jù)包傳送到以太網(wǎng)芯片的RAM中，并向處理器發(fā)送中斷，由處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。由于采用的是TCP/IP協(xié)議，接收數(shù)據(jù)應(yīng)調(diào)用read()函數(shù)來接收建立連接的套接字中的數(shù)據(jù)，并將其放入緩沖區(qū)。發(fā)送過程則是由FPGA將數(shù)據(jù)傳送到COMXX2I，再由COMXX2I將接收到的數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包，并檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)， 當(dāng)沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，再將數(shù)據(jù)包傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中，并向處理器發(fā)送中斷信號(hào)，以表示數(shù)據(jù)傳送完畢。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)通過調(diào)用write()函數(shù)可將要發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送到指定連接的目的地址。接受數(shù)據(jù)則是反過來實(shí)現(xiàn)的。4結(jié)束語本文介紹了基于FPGA的ARCNET網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)，隨著信息技術(shù)革命和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,SOPC嵌入式軟核處理器以其高性能、低成本、設(shè)計(jì)靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，將逐步得到電子設(shè)計(jì)行業(yè)的認(rèn)可，目前已經(jīng)被多家公司所采用。在豐富多彩的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和市場(chǎng)的巨大需求，加之有諸多有事,SOPC嵌入式軟核處理器應(yīng)用前景將更加廣闊。周潤(rùn)景，圖雅，張麗敏?基于QuartusII的FPGA/CPLD數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例[M].電子工業(yè)出版社，XX,P414倪文波，王雪梅.高速列車網(wǎng)絡(luò)與控制技術(shù)〔M〕.成都：西南交通大學(xué)出版社，XX.江守亮，胡鵬飛.基于ARM的ARCNET網(wǎng)接口設(shè)計(jì)[J].鐵道運(yùn)營(yíng)技術(shù)，XX,10.[4]王剛，張澈.基于FPGA的SOPC嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與典型實(shí)例〔M〕.北京：電子工業(yè)出版社，XX.邢方方，程延海，張世舉，李夢(mèng)晗，朱真才.基于AT89S51單片機(jī)車間溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，XX,09劉虎，肖永田，章軍.基于AMBA總線接口的以太網(wǎng)IP核.計(jì)算機(jī)工程[J].XX,11孫愷，程世恒.NiosII系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，XX.篇三：ARCnet網(wǎng)絡(luò)ARCnetARCnet是Datapoint公司1977年開發(fā)成功的一種局域網(wǎng)，目前仍具有較大的使用范圍，并作為NetwareLAN的敷纜系統(tǒng).ARCnet使用RG-62同軸電纜,而這種電纜剛好與IBM3270終端和IBM主機(jī)相連的電纜相同,所以這種網(wǎng)絡(luò)在大量IBM機(jī)的使用基地得到廣泛應(yīng)用.ARCnet現(xiàn)在也可使用雙絞線和光纖.新型的ARCnetplus速率已從原來的/s增加（轉(zhuǎn)載于：小龍文檔網(wǎng)：arcnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析設(shè)備設(shè)計(jì)）到100Mb/s（使用光纖時(shí)）.這種網(wǎng)絡(luò)使用的媒體訪問法為令牌總線.ARCnet使用的媒體有同軸電纜和雙絞線，它對(duì)雙絞線要求較低，電話線中多余的雙絞線 便可作此用途，因?yàn)锳RCnet僅需要一對(duì)線，而且數(shù)據(jù)速率較低.然而，最好不要使用這種方式，因?yàn)楫?dāng)你要升級(jí)到也使用雙絞線的其它技術(shù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生問題一、ARCnet的構(gòu)件在構(gòu)造ARCnet網(wǎng)絡(luò)時(shí)，所用關(guān)鍵硬件設(shè)備有兩種：其一是有源Hub,其二是無源Hub.所謂有源Hub是指一種設(shè)備，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行分裂信號(hào)加以分裂.它無放大功能,不需要電源，只是將信號(hào)加以分裂.正因?yàn)闊o放大功能，無源Hub的電纜長(zhǎng)度遠(yuǎn)不如有源Hub.這是ARCnet網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成時(shí)的主要構(gòu)件.除Hub夕卜，第二種構(gòu)件是ARCnet網(wǎng)卡，通常能以同軸電纜和雙絞線兩種方式之一進(jìn)行工作.當(dāng)同軸電纜卡要聯(lián)接到雙絞線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須使用一種稱作banlun的設(shè)備，這是一種小型設(shè)備，可將同軸電纜聯(lián)接器轉(zhuǎn)換為雙絞線聯(lián)接器.第三種構(gòu)件是93Q的終結(jié)器。使用同軸電纜時(shí),任何不用的無源Hub端口或電纜都要用終端器終接;使用雙絞線時(shí),終接器插入位于電纜末端的網(wǎng)卡上.二、ARCnet的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ARCnet布纜方式有兩種:一種是總線型,另一種是星型總線型.下面分別介紹這兩種類型的ARCnet.1.總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)與Ethernet細(xì)纜方式相類似，如圖1所示.ARCnet總線最大長(zhǎng)度為305m,可聯(lián)接的設(shè)備最多8個(gè).設(shè)備與總線的聯(lián)接通過T型聯(lián)接器，該聯(lián)接器的頂部與電纜相連，底部與網(wǎng)卡相連.電纜兩端必須用93Q的電阻終結(jié)以上是使用同軸電纜的情況，如果使用雙絞線，上述規(guī)定會(huì)有一定變化.在這種情況下使用菊鏈結(jié)構(gòu)，即適合雙絞線媒體的網(wǎng)卡有兩個(gè)端口：一個(gè)用于連接服務(wù)器，另一個(gè)用于連接下一個(gè)PC機(jī).如此級(jí)鏈時(shí)最多可連接10個(gè)PC機(jī),雙絞線最大距離不超過122m（400英尺）.第一個(gè)網(wǎng)卡和第二個(gè)網(wǎng)卡都必須用93Q終接器終接.2.星形總線結(jié)構(gòu)這種物理布線是以Hub為中心，形成一種多星形互連在一起的結(jié)構(gòu)，如圖2所示.這種結(jié)構(gòu)之所以稱為總線是由于所有工作站共享公共電纜.這種結(jié)構(gòu)可使用電纜，也可使用雙絞線?在使用電纜時(shí),星形總線通過使用Hub分裂信號(hào)來形成.Hub可以是有源的，也可以是無源的.如果使用有源Hub,有源電纜變插入其端口之一，其余的端口連接工作站.工作站與有源Hub的最大距離為610m（XX英尺）.當(dāng)使用雙絞線時(shí)，需要使用有源Hub,Hub與文件服務(wù)器相連，工作站也與其直接相連.在這種方式下，服務(wù)器或工作站與有源Hub之間的距離最大可為1220m（4000英尺）.網(wǎng)卡上不用的端口必須用93Q的終接器短接.三、ARCnet布線規(guī)則ARCnet可以多種方式配置，因此，這里只能給出典型使用情況下的方法.由于使用雙絞線和同軸電纜有不同的規(guī)范，因此布線規(guī)則將分別加以說明?然而，不管使用那種媒體,ARCnet應(yīng)遵循下述通用規(guī)則：有源Hub可以連接到其它有源Hub或無源Hub,也可連接到工作站.無源Hub可連接到有源Hub和工作站，但不能直接連接到其它無源Hub.在ARCnet中不能形成環(huán)路.所謂環(huán)路是指一根電纜出自某一Hub,經(jīng)其它Hub,最后又連回到起始Hub.必須對(duì)無源Hub不使用的端口進(jìn)行終接.同軸電纜總線設(shè)計(jì)規(guī)則ARCnet使用總線結(jié)構(gòu)時(shí)，在305m（1000英尺）的最大距離上使用RG-62型電纜最多可級(jí)連8個(gè)工作站.在總線結(jié)構(gòu)下，使用T型連接器連接工作站,一個(gè)總線段必須用93Q的終接器在兩端加以終接.ARCnet同軸電