基于lwIP的列车运行控制系统车载设备分组交换通信软件设计

无线通信网络是实现铁路行车调度和列车运行控制业务的关键技术之一。目前在用的GSM-R窄带网络在通信容量和性能方面已无法满足日益丰富的铁路运营需求。随着铁路无线通信技术从GSM-R电路交换向GPRS分组交换过渡,ETCS和CTCS列车运行控制系统规范均引入了TCP/IP协议来承载可靠传输服务。文章参考国内外相关标准规范,详细分析GPRS分组交换通信网络对等通信分层结构及车地通信流程,提出基于lwIP开源协议栈的列车运行控制系统车载设备分组交换通信软件设计。该软件具有分层架构和模块化设计,可在不修改原有列车运行控制系统应用软件及安全机制的前提下,仅对其电路交换通信部分进行简单改造即可完成升级,支持列控业务向GPRS分组交换网络的无缝迁移。该通信软件已成功移植到多款自主化列车自动驾驶(ATO,Automatic Train Operation)系统、列车自动防护(ATP,Automatic Train Protection)系统车载硬件平台及国产化操作系统中。

基于LwIP的嵌入式Web服务器的设计与实现

为了实现嵌入式设备联网,通过网络对设备进行远程控制与监测,以STM32F107为硬件开发平台,uC/OS-Ⅱ实时操作系统为软件平台,通过移植轻量级TCP/IP协议栈LwIP搭建Web服务器,对远程监测设备进行温度采集及处理,并以网页形式将采集的温度显示给用户。测试结果表明,嵌入式Web服务器与远程环境监测设备相互间通过浏览器能够进行数据传输。该环境监控系统具有价格低廉、稳定性强和操作简单等特点,具有较好的应用前景。

基于LwIP协议栈的校园环境监测平台设计

为了实现对校园人口密集场所中多种环境质量指标数值的实时监测,设计了一种基于LwIP协议栈的校园环境监测平台。平台采用模块化设计,分为局域环境监测系统、数据处理转换中心与云平台,实现对各环境指标数据的采集、处理、传输、存储与显示。局域环境监测系统采用ESP8266模块开发,各模块间通过WiFi组成星型网络,实现多节点同时采集温湿度、CO、CO2、TVOC等指标数据,数据处理转换中心通过STM32芯片移植LwIP协议栈设计了一款串口转以太网网关,实现通过IPv6网络将数据发送至云平台,云平台可存储数据并以图形化的形式进行展示。

LWIP在TMS320DM642平台的实现

TMS320DM642平台上实现TCP/IP通信,可为嵌入式多媒体系统的网络应用提供技术支持。分析TMS320DM642芯片功能和轻量级网络协议(LWIP)层次结构,通过LWIP的移植,实现TMS320DM642非网络开发者套件(NDK)解决方案的TCP/IP网络通信,实例验证了LWIP移植方法的有效性。

基于LwIP的嵌入式网络总线与web server的调度实现

针对轻量型LwIP协议栈开源包具有的工业以太网传输功能,应用于嵌入式开发产品中。该产品通过以太网总线和web server和机器人等外围设备通信,但是无法满足总线和web server同时具有稳定性的工业应用需求。提出了一种适用于该产品的基于STM32单片机的资源调度系统,首先对LwIP开源代码进行了改进,针对TCP和HTTP的资源,分别对以太网接收数据、发送数据两个进程进行合理调度,并构建了以STM32单片机为核心的硬件控制系统和软件程序。通过对该控制系统的研究和测试发现,优化后的LwIP架构有效地解决了工业以太网总线和web server资源冲突的问题。

基于STM32CubeMX的FreeRTOS和LwIP移植

随着设备的不断智能化发展,嵌入式设备往往需要结合实时操作系统和网络协议栈来实现网络通讯。而对于嵌入式系统来说,这些中间件的移植过程会比较复杂,STM32CubeMX工具则可以轻松地完成这部分工作。借助于STM32Cube MX,将LwIP协议栈移植到STM32F429微处理器的FreeRTOS实时操作系统中,阐述了移植过程并最终测试成功。

基于LwIP协议栈和交换机芯片的多网口扩展系统设计

针对嵌入式控制系统对能够实现多个网口通信且各网口间相互独立的功能需求,采用一种基于Lw IP协议栈和交换机芯片的多网口扩展方案,该方案通过交换机芯片对主控芯片GMAC网口的物理扩展和Lw IP协议栈对创建的虚拟网络接口的管理,实现控制系统最多6路网口通信且各网口间相互独立的功能要求;控制系统硬件采用SAMA5D36主控芯片和KSZ9896C交换机芯片,软件采用uC/OS实时操作系统和Lw IP协议栈,系统设计完成了实时操作系统和以太网协议栈的移植、交换机芯片的策略配置、驱动层数据包的验收过滤、协议栈网络接口的管理等环节,成功实现了控制系统的多个网口扩展且各网口间相互独立的功能要求。

基于ESP32芯片的天线性能研究

针对基于ESP32芯片的天线性能明显不足的现状,使用天线仿真软件对倒F蛇形天线和半波偶极子天线两款常用天线进行了辐射特性仿真,并改进了一个轻量化的网络性能测试工具,通过实验对比了其在辐射特性、接收信号强度指示以及吞吐量方面的表现。在软件协议栈方面,使用网络性能测试工具对LwIP协议栈进行了内存参数修改,以提高其在使用TCP协议时的网络吞吐量性能,通过实验对比实现了较好的优化效果。

一种ZigBee-TCP/IP无缝网关模型

异架构数据通信的研究成为电力集抄系统应用中的关键性技术之一,文章在分析了ZigBee协议栈和TCP/IP协议栈的基础上,给出了ZigBee协议与TCP/IP协议的地址转换机制和数据格式转换模型,并由此建立了一个ZigBee-TCP/IP无缝连接的网关模型;通过改进LWIP协议栈实现了ZigBee协议与TCP/IP协议的转化;最后通过搭建软硬件平台来实现整个网关的设计。

基于SOPC的以太网实时数据采集系统设计与实现

设计了一个基于SOPC技术的实时数据采集系统。系统采用NiosⅡ软核处理器为主控制器,以嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ为软件运行平台,以LWIP为以太网通信协议,实现了数据采集系统的以太网传输及控制。整个系统在CycloneⅡ EP2C35开发板上实现并通过验证。

基于DM9161EP的嵌入式光纤以太网传输系统设计

针对嵌入式以太网设备在传输距离上受限,不能很好地应用于需要远程网络传输的场景,设计了一种适合长距离网络传输的光纤以太网传输系统,以DM9161EP和STM32F407嵌入式芯片为核心,进行了嵌入式以太网光纤传输的硬件与软件设计。首先给出了系统的总体设计框架,详细分析并设计了供电电路与光纤以太网通讯电路,在硬件基础上根据芯片性能完成了DM9161EP芯片驱动设计,移植应用LWIP协议栈使系统实现了TCP/IP协议功能。最后通过样品进行测试,表明文中设计的以太网传输方案在长距离传输时具有良好的稳定性,具备低延时、低丢包率的特性,十分适合工业领域等需要长距离传输的应用场景使用。

以太网通信功能在ARM微控器上的实现

本文详细描述了采用ARM微控器S3C44b0X和SMSC全双工以太网控制器LAN91C113I设计以太网通信硬件平台的过程,并将μC/OS-Ⅱ实时操作系统和LwIP协议栈移植到该平台上,成功实现了系统的以太网通信控制功能,并对其功能进行了测试。

基于GPRS的嵌入式DSP系统Internet技术

提出一种利用GPRS网络将嵌入式DSP系统接入Internet的解决方案。采用TI公司的数字信号处理器TMS320F2812与Siemens公司的MC39i通信模块相结合,在F2812DSP上移植μC/OS-II实时操作系统,并在此基础上移植轻型以太网协议LwIP,软件功能在μC/OS-II下编程实现,从而实现了嵌入式DSP系统接入Internet的目的。系统结构简单,性价比很高,具有广泛的应用前景。

基于ARM的嵌入式网络平台的设计

本文以ARM920T微处理器和CS8900A网络芯片硬件平台为基础,设计一个完整的嵌入式网络系统.经过仿真测试分析,这一系统基本达到小型网络或个人网络的数据分析、网络服务等功能的性能要求,同时也具有硬件扩展的适应能力.

面向物联网智能家居网关的设计与实现

本文介绍了一款基于STM32单片机、DM9000以太网控制器和LwIP协议栈的智能家居网关通信系统的设计。该系统设计主要用于检测家中各类传感器的工作状态,当家中出现危险状况时系统能够自主控制并解除家中危险,并且将传感器检测到的实时数据上报给用户,实现用户对家中电器的控制。硬件方面,该系统由供电模块、时钟模块、SWD仿真模块、SRAM模块、按键模块、报警模块、网络通信模块、USB转串口模块等组成。该网关系统的主控芯片采用功能强大、价格低廉、基于RAM32位CortexTM-M3的STM32F103ZET6,它主要负责对家居环境参数的检测、智能控制;网络通信模块采用DM9000作为主控芯片,由时钟电路、RJ45网络变压器组成,该芯片主要实现TCP/IP协议中的PHY和MAC层。软件方面,智能家居网关采用Keil开发环境,采用LwIP网络协议栈为运行环境,结合C语言共同完成网络通信的软件控制工作。Keil开发环境用来编辑程序、编译程序、烧录程序以及调试程序;LwIP协议栈短小精悍,小型轻量,可以实现无操作系统运行,并且LwIP协议栈对主控芯片的资源占用很少,适合在低端嵌入式设备中使用。

可防冲突的专用协议栈

由于网络一般都使用公共的网络协议,对于一些特殊的用户,出于特殊的考虑,对公共协议的安全性不够放心,需要量身打造适合自己的专用协议,以满足安全性和特殊性的需求.设计了基于CIPSO标准改造的专用协议,实现在现有网络环境下的正常通信,满足根据安全级别等特定信息对数据流转进行控制的需求.为避免因相似性造成的协议冲突问题,提出防冲突标识的概念并设计出防冲突协商机制.采用移植LWIP协议栈的方式实现该专用协议.

一种改进的嵌入式TCP/IP缓冲管理机制

在基于嵌入式系统内存管理分析基础上,简单阐述LWIP协议栈中的网络数据缓冲结构pbuf的基本原理与实现机制,并提出一种针对最小系统的简化数据包结构s_pbuf。由于TCP/IP协议采用分层结构,数据在层之间的传递非常频繁,大量的内存操作不可避免,如何设计一种精简实用的缓冲内存管理机制,对资源紧张的嵌入式系统来说有重要意义。

矿山物联网时间同步系统设计与实现

基于现有煤矿井下物联网各业务对不同精度的时间同步性能的需求,提出了一种应用于矿山物联网环境下的时间同步系统方案及实现。时间同步硬件设备通过采用STM32F407的片上系统、LWIP及PTPd协议栈实现,并采用噪声滤波方法优化了资源占用。实验结果表明,提出的设计方案稳定可靠,且在背靠背状态下可达到纳秒级的同步精度。

一种基于LPC1788的互联网远程智能控制系统

为实现激光测距系统的远程控制和数据状态信息采集,提出了一种基于LPC1788微控制器的互联网智能控制系统。该系统使用Free RTOS系统作为远程终端的实时操作系统,并基于em Win图形用户界面库开发了用户操作界面,然后使用Lw IP网络协议栈实现了网络状态采集和控制通信,此外,系统采用微控制器自带UART的DMA模式实现了远程数据和状态信息的采集。该远程控制系统具有结构简单、可靠性高、稳定性好等优点,可以推广到其他智能控制系统和基于物流网的智能家居中。

多串口网络化异构辐射数据采集与实时传输系统设计

针对多类型核辐射数据采集系统中串行数据传输能力不能满足环境实时监测需求的现状,设计了多串口转以太网辐射数据传输系统。系统以ARM架构STM32F407处理器为核心,为接收不同辐射数据的串口分配队列缓冲区,将轻量级LwIP协议栈优化后移植到系统平台上,轮询读取出串口缓冲区中辐射数据并进行标识封装,将封装好的串口帧作为LwIP协议栈中应用层数据,最终实现了多个串口与单个网口双向传输的数据传输系统。经测试,其传输性能优于同等条件下RS232的数据传输,满足了设计的需求。