基于SOPC嵌入式以太网设计与实现

随着医疗技术的不断发展，大型医疗设备已经为越来越多的病人更早的发现癌症的症状，可以更有效的对癌症加以控制。可编程片上系统(System On aProgrammable Chip，简称SOPC)作为一种最新的技术，已经在很多领域得到应用，但是在大型医疗设备当中却很少使用该技术，现在该技术已经可以在大型医疗设备中作为高速传输数据的一种手段。随着嵌入式和以太网的不断发展，两者相互融合的发展逐渐成为未来的一种趋势，该技术将有着极其广泛的应用前景。本文主要目的是在FPGA硬件平台上建立SOPC硬件系统，完成嵌入式以太网的设计，实现以太网的基本功能。<br> System-on-a-Programmable-Chip，即可编程片上系统SOPC，它是用可编程的SOC，系统将整个功能放到一片芯片上，即单芯片完成系统的所有功能。SOPC的硬件可以由用硬件描述语言（Hardware Description Language，简称HDL）实现的IP核构成，因此，设计人员可以根据具体的设计需要来修改Xilinx、Altera等公司提供的IP核。这样，设计者既可以删除掉整个系统中不需要的功能，又可以根据项目的设计需求向整个系统中添加系统所需要的功能，进而定制出满足设计需求目标的系统。<br> 本论文主要完成了以下工作:根据整个项目的设计需求制定总体的设计方案，本设计中，首先，针对整个系统而设计的硬件开发平台，是由FPGA核心处理器以及以太网控制芯片构成的，其中，FPGA核心处理器选择由Xilinx公司提供的XC6SLX16CSG324芯片，以太网控制芯片选择由SMSC公司提供的LAN8710芯片;其次，针对硬件开发平台，设计硬件开发平台工作的外围电路，主要包括:系统的存储器接口电路设计、以太网接口电路设计、系统电源电路设计、芯片配置电路设计等;然后，利用Xilinx公司提供的EDA开发工具ISE13.2、EDK、以及IDE，采用SOPC技术构建了基于MicroBlaze软核处理器的SOPC嵌入式以太网系统开发平台;最后，在SOPC嵌入式系统中添加LWIP TCP/IP网络协议栈，实现网络功能，在硬件平台上实现嵌入式以太网数据传输和命令发送等功能，并最终给出了设计验证结果，结果表明本设计实现了嵌入式以太网的功能。<br> 总体来说，本论文的设计思想是:根据项目的设计需求，明确设计目标，首先，在完成硬件系统平台的搭建之后，通过硬件测试，验证FPGA以及以太网等各个硬件模块的功能正确性;然后，进行软件设计，编写设计的软件代码，并调试软件代码，调试结果表明，本设计实现了以太网的基本功能。由于本设计有效的将SOPC嵌入式系统的灵活性和以太网的便捷性结合起来，不仅设计灵活，使用也很便捷，在大型医疗设备、远程医疗、诊断系统、以及工业控制等领域会有广泛的应用。