基于fpga的千兆以太網(wǎng)工業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)

基于fpga的千兆以太網(wǎng)工業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)

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1、工學(xué)碩士學(xué)位論文基于FPGA的千兆以太網(wǎng)工業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)趙有以哈爾濱理工大學(xué)2016年3月國內(nèi)圖書分類號:TP277工學(xué)碩士學(xué)位論文基于FPGA的千兆以太網(wǎng)工業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)碩士研究生:趙有以導(dǎo)師:王建民申請學(xué)位級別:工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè):集成電路工程所在單位:應(yīng)用科學(xué)學(xué)院答辯日期:2016年3月授予學(xué)位單位:哈爾濱理工大學(xué)ClassifiedIndex:TP277DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringIndustrialMonitoringandContro

2、lSystemwithGigabitEthernetBasedonFPGACandidate:ZhaoYouyiSupervisor:WangJianminAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:IntegratedCircuitEngineeringDateofOralExamination:March,2016University:HarbinUniversityofScienceandTechnology哈爾濱理工大學(xué)碩±學(xué)位論文

3、原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:此處所提交的碩:t學(xué)位論文《基A的千兆于FPGtU太網(wǎng)王業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)》,是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下,在哈爾濱理王大學(xué)攻讀碩壬學(xué)位期間獨立進行研究工作所取得的成果。據(jù)本人所知,論文中除己注明部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文研究工作做出貢獻的個人和集體,均已在文中明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)。作者簽名;參卽人曰期;W知月曰3叫哈爾濱理工大學(xué)碩±學(xué)位論文使用授權(quán)書《基于FPGA的千兆太網(wǎng)王業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)》系本人在哈爾濱理工大

4、學(xué)攻讀碩±學(xué)位期間在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的碩±學(xué)位論文。本論文的研究成果歸哈爾濱理工大學(xué)所有,本論文的研究內(nèi)容不得其它單位的名義發(fā)表。本人完全了解哈爾濱理工大學(xué)關(guān)于保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保留并向有關(guān)部口提交論文和電子版本,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)哈爾濱理工大學(xué)可W采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文,可W公布論文的全部或部分內(nèi)容。本學(xué)位論文屬于保密□,在年解密后適用授權(quán)書。不保密囚。請在liJl上相應(yīng)方框內(nèi)打V()作者簽名:>曰期:衣分年戶曰移

5、為I人3月)導(dǎo)師簽名:日期;>月日/^年又^^基于FPGA的千兆以太網(wǎng)工業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)摘要工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境越來越復(fù)雜,對自動化的依賴程度越來越高。這些都迫切需求開發(fā)研制以預(yù)防為主的高效監(jiān)視控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)受當(dāng)時技術(shù)發(fā)展水平的限制,在應(yīng)用上具有很大的局限性和復(fù)雜性。本文在分析了現(xiàn)在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的不足的前提下,針對工業(yè)環(huán)境應(yīng)用,提出基于FPGA的千兆以太網(wǎng)工業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)。本課題使用DE1-SoC硬件平臺,進行了軟硬件的設(shè)計開發(fā)討論。硬件上,使用QuartusII搭建了HPS硬件系統(tǒng),添加了視頻顯

6、示組件使之支持視頻顯示,添加UART模塊用于RS485總線;在軟件上,配置及編譯了Preloader、U-Boot、Linux內(nèi)核及文件系統(tǒng),制作了可啟動的Linux系統(tǒng)鏡像,并基于Linux系統(tǒng)搭建了Web服務(wù)器用于數(shù)據(jù)查看及管理、FTP服務(wù)器用于視頻文件傳輸、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于數(shù)據(jù)保存、流媒體服務(wù)器用于視頻轉(zhuǎn)發(fā),移植Modbus主機協(xié)議用于工控設(shè)備訪問,并采用HTML與CGI開發(fā)實現(xiàn)基于Web頁面的數(shù)據(jù)查看及管理系統(tǒng)。通過對各個部分的測試,結(jié)果表明,本課題搭建的系統(tǒng),實現(xiàn)了預(yù)計功能。經(jīng)測試,全千兆網(wǎng)絡(luò)

7、環(huán)境下,系統(tǒng)的文件傳輸速率可達到105MB/s(840Mbps,接近1Gbps);系統(tǒng)接入單個攝像機,并以10幀每秒、640×480的畫面分辨率的實時傳輸條件下,網(wǎng)絡(luò)帶寬占用1.02Mbps;Modbus主機可以以4800bps到115200bps的傳輸速率進行可靠通信,當(dāng)速率為38400bps時誤碼率僅為0.27%,符合預(yù)期的設(shè)計要求。關(guān)鍵詞監(jiān)控系統(tǒng);千兆以太網(wǎng);工業(yè)現(xiàn)場總線;FPGA;DE1-SoC;HPSIIndustrialMonitoringandControlSystemwithGigabi

8、tEthernetBasedonFPGAAbstractTherelianceonautomationofIndustrialisincreasingbecauseofthemoreandmorecomplexfieldenvironments.Theseareurgentneedstodevelopprevention-orientedandefficientmonitoringandcontrolsystem.Traditionalin

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