IP控制（精选12篇）
IP控制 篇1
摘要：由于卫星链路有着不同于地面有线环境和固定应用的一些特点,传统的TCP中使用的拥塞控制算法难以满足要求,因此本文提出了一种开环IP拥塞控制算法,让IP层参与网络的拥塞控制。并在原有IP交换模型的基础上,通过改变IP源和输入处理进程对星上IP拥塞控制进行OPNET仿真。计算机仿真结果表明,该算法可明显地降低星上IP交换的丢失率。
关键词：卫星链路,拥塞控制,RSVP协议,VOQ,资源管理
0 引言
卫星通信网络已经成为全球通信基础设施不可缺少的一部分。卫星链路有着不同于地面有线环境和固定应用的一些特点,如:通信时延长、链路误码率高、带宽资源少、链路连接的间断性等,因此传统的TCP中使用的拥塞控制算法难以满足要求,必须让IP层参与网络的拥塞控制。
拥塞控制算法[1]可分为在端系统上使用的源算法和在网络设备上使用的链路算法两种。源算法中使用最广泛的是TCP协议中的拥塞控制算法。链路算法的研究主要集中于“主动队列管理”AQM(active queue management)算法研究。TCP中使用的拥塞控制算法已经成为保证Internet稳定性的重要因素。
拥塞控制[2]的解决方案一般被分为两类:一类是开环,一类是闭环。闭环方案是通过反馈环路将拥塞信息从检测点传送到可采取行动的地方。星地链路时延大,出现拥塞时再进行反馈的方案不易实现。因此,本文采用开环方案,通过在交换分组之前对资源进行预留来避免拥塞,并将RSVP协议用于星上交换机的拥塞控制。
1 RSVP协议
作为IP网络中实现资源保留与控制的协议,RSVP提供了一套完整的信令机制,该机制可被用于在网络中为数据流建立一条具有足够带宽的单向通道,从而实现对数据流的可预测性传输。RSVP协议包含一个信令的呼叫建立过程。在此呼叫建立过程中,用户提出带宽和Qo S参数的请求。网络中的参与RSVP协议过程的路由器将对于自身是否有足够的资源做出回应。RSVP中从源到目的地所经过的每一台路由器都需要进行这样的处理。当一个中间节点不能满足相应的请求时,它便向接收方发送拒绝信息,拒绝此Qo S请求,中断信令的处理过程。如果网络和用户能够对提出和响应的Qo S参数达成一致,则呼叫被正式建立,为该流分配链路带宽和缓冲区空间,并且把相关的流状态信息装入路由器中;同时,网络中的路由器对呼叫状态信息进行维护。当源站开始向网络发用户数据包时,为了确保流量不超过其达成一致的Qo S流量参数,网络将对其进行监视,路由器查找对应的资源列表,判断它是否被预留了带宽[3]。
RSVP协议在封装时处于传输层的位置,但并不用来传输应用层的数据,类似于ICMP、IGMP及路由协议,也是一种Internet控制协议。对于不支持RSVP的路由器来说,该协议是透明的,即不支持RSVP的路由器可简单地将RSVP分组作尽力传送处理。RSVP共有7种报文:1)路径请求Path;2)预留请求Resv;3)路径错误Path Err;4)预留出错Resv Err;5)路径拆除Path Tear;6)预留清除Resv Tear;7)预留确认[4]。
2 星上IP交换的拥塞控制
星上拥塞控制的基本过程是:地面站点在发送IP数据之前,先向星上IP交换机发送路径请求消息,星上交换机根据星上交换机中缓存区的利用情况决定是否为该数据预留资源,然后为地面站点发送资源预留或拒绝消息,地面站点只有在收到星上交换机的资源预留消息后才能发送IP数据报文,否则等待并定期发送路径请求消息。
Internet上出现的接近40%的IP数据是40字节的不带数据的TCP回应报文。在进行拥塞控制时,如果对于地面站点待发送的每个IP报文都进行路径的请求,那么就会出现大量的路径请求及资源预留消息,对于短报文来说,传输效率较低,且时延更大。因此,本文在进行星上拥塞控制时,对40字节和44字节的短报文并不进行路径请求,由于短报文分组占近40%,采取该策略将减少大量的路径请求及预留消息。
2.1 星上拥塞控制的消息类型及格式
采用RSVP中的路径请求消息Path和预留请求消息Resv来完成,根据原有的消息格式重新设计。RSVP协议中的消息封装在IP数据报文中,通过IP头部中的协议域来指示该报文属于RSVP协议中的消息报文。如下表所示。
在表1通用头部中,Vers域指的是协议版本号;Flags域中是标志比特;Msg Type域指示的是消息类型,路径请求消息该域的值是1,预留请求消息中该域为2;Send_TTL是指发送该消息的IP报文的TTL值;在RSVP Length域中说明了以字节为单位的RSVP消息的总长,包括常见的头部及可变长的对象;另外通用头部中还有一个16比特的校验和域。
如表2所示,Path消息中,主要传送的信息有源、目的IP地址,待发送IP报文的标识号及IP报文的总长度等;Resv消息中除了待发送IP报文的一些信息如目的地址、标识号、报文总长度外,还要有是否接受该请求的标志位信息。
2.2 协议交互过程
采用RSVP协议进行资源预留来避免星上交换机缓存区的拥塞时,地面发送站点及星上交换机需要发送或接收不同的消息来进行资源的预留和数据的交换。对于消息的丢失或错误,地面发送站点和星上交换机都需要采用一定的措施来保证交换的正常进行。
图1是正常情况下,资源预留协议及传输数据的过程,地面的发送站点只有在收到星上IP交换机的接受资源预留请求消息后才能向星上发送IP报文。
图2是当地面发送站点向星上IP交换机发送的路径请求消息出错或丢失时,地面站点和星上交换机传输数据的情况。为减少星地之间的交互,在发送站点和星上交换机采取一定的超时重发策略。地面发送站点直到收到星上IP交换机发出的接收资源预留请求消息才能发送IP报文。
图3是当星上IP交换机发送给地面站点的资源预留消息出错或丢失时,地面站点和星上交换机传输数据的情况。
资源预留消息出错或丢失时也不发送出错消息。地面站点在发送路径请求消息时启动定时器,如果定时器时间到,并没有收到星上交换机的回复消息,或者收到了一个错误的消息,那么该地面站点重新发送路径请求消息,继续启动定时器等待直到收到接收资源预留请求消息。
如果星上交换机根据当前的缓存利用情况接受了地面发送站点的路径请求消息,但是该消息丢失或者出错,如图3(a)所示。星上交换机为该请求已经进行了资源预留,但由于消息丢失或出错,并没有数据到来如图3(b)所示。对于这种情况,星上交换机也有一个定时器,当时间到但还没有收到预约的数据,那么就释放为该数据预约的资源。
(a)接收资源预留请求消息出错或丢失(b)拒绝资源预留请求消息出错或丢失
2.3 星上IP交换机的资源管理
星上IP交换机采用基于输入缓存的Crossbar交换结构,为避免队头阻塞现象,采取了VOQ的技术[5]。在队列组织时,每个输入端口处的N个队列固定划分。之前的仿真结果说明了输入端口处VOQ对拥塞的影响要比输出重组时缓存大。针对这种结构的星上IP交换机进行拥塞设计时,需要分别管理每个VOQ的资源利用情况。
在本设计中,收到40和44字节的短报文时,如果资源够用则缓存该IP报文,并更新资源利用情况,否则丢弃。收到地面站点发送来的路径请求消息后,根据资源情况来判断是否为该IP报文预留资源。若资源够用,为该IP报文预留所需资源,同时进行定时。当定时器时间到,但该IP报文还没到达星上交换机时,释放该资源。当缓存的内部信元被交换至交换单元,则释放一个信元大小的资源空间。
当收到的报文大小与提前预约的不同时,需及时对缓存区中的资源利用情况进行更新。当收到的IP报文使用资源比提前预约的要大时,若目前资源够用,则允许缓存该报文,同时更新资源利用情况,但如果交换机出现拥塞时,最先丢弃该报文;若目前资源不够用,则直接丢弃该报文,释放原预留资源。当收到的IP报文使用资源比提前预约少时,缓存该报文,并更新资源利用情况。
3 仿真结果和分析
在原有IP交换模型的基础上,通过改变IP源和输入处理进程对星上IP拥塞控制进行OPNET仿真,验证本文提出的拥塞控制算法是否能降低星上交换机的丢失率,达到拥塞控制的目的。
由于这里的拥塞控制是针对Internet上的IP报文长度分布设计的,因此仿真中数据源产生IP报文的长度服从下面五种分布:40字节-34%,44字节-4%,280字节-42%,576字节-10%,1500字节-10%。仿真时间仍然设定为1.024s,也就是200000个信元时隙。
由于1500字节的报文需要拆分成25个信元,如果VOQ的容量小于25的话,那么所有的1500字节报文都无法得到预留。因此这里对VOQ容量在小于25(24),等于25,大于25(26)时分别进行仿真,比较在同样条件下采用拥塞控制和无拥塞控制的丢失率情况。
图4(a)是当VOQ为25时,两种情况下丢失率的比较。进行拥塞控制时,由于1500字节的报文需要拆分成25个信元,因此如果为1500字节的报文预留了资源,那么不发送预留消息的40和44字节短报文就会由于资源不足被丢弃。但经过拥塞控制后的丢失率明显小于不采用拥塞控制下的丢失率。
当VOQ为24时,两种情况下丢失率的比较如图4(b)所示。在这种情况下,由于VOQ的容量不足以保存一个1500字节的IP报文,那么所有1500字节报文的预留请求消息都会被拒绝,星上缓存足够存储短报文,因此在星上没有出现丢失,但1500字节的报文将无法被交换。因此,设置缓存大小时,VOQ队列应至少足以保存一个IP报文,否则对于长报文来说,将永远无法预留;从该图的仿真结果中也能看出如果不采用拥塞控制的话,IP交换机的丢失率很大,达到了10-1量级。
图4(c)是当VOQ为26时,采用拥塞控制和不采用拥塞控制时丢失率的比较。在这种情况下,即使星上交换机为最长的IP报文预留了资源,不发送预留消息的短报文到达时也有存储空间,这是因为短报文拆分为一个信元,只需占用VOQ中一个信元大小的空间,因此从仿真结果可看出,在这种情况下采用拥塞控制的丢失率为0,明显小于不采用拥塞控制时的丢失率。
4 结论
仿真结果表明,本文提出的算法可明显地降低星上交换机的丢失率。但这种算法地面需要缓存待发送的IP报文,并要定期向星上发送路径请求消息。
下一步,可考虑如何对多个IP报文同时发送资源预留消息、地面站为终端或者网关时不同的星上拥塞控制算法进行研究。
参考文献
[1]秦凯运,杨煜普,谢剑英,面向宽带IP网络的拥塞控制研究进展[J].通信学报,2004,Vol.25,No.11:119-126.
[2]Shin-ichi Kuribayashi;Kenichi Hatakeyama,Proposed con-gestion control method for all-IP networks including NGN[J],10th International Conference on Advanced Communication Technology,2008.(ICACT 2008):1082-1087.
[3]Karsten,M.Collected Experience From Implementing RSVP[J].IEEE/ACM Transactions on Networking,IEEE2006:767-778.
[4]J.Hillston,D.I.Laurenson,H.Wang,Evaluation of RSVP and Mobility-Aware RSVP Using Performance Evaluation Process Algebra[J].IEEE International Conference on Communications,2008.(ICC'08):192-197.
[5]Banovic,D.;Radusinov,I.VOQ Simulator-Software Tool for Performance Analysis of VOQ Switches[J].International Conference on Internet and Web Applications and Services/Advanced International Conference on Telecommunications,2005.
IP控制 篇2
什么是IP地址？
Internet互联网上的每台主机(Host)都有一个唯一的IP地址。IP协议就是使用这个地址在主机之间传递信息，这是Internet 能够运行的基础。IP地址的长度为32位，分为4段，每段8位，用十进制数字表示，每段数字范围为0～255，段与段之间用句点隔开。例如159.226.1.1。IP地址有两部分组成，一部分为网络地址，另一部分为主机地址。IP地址分为A、B、C、D、E5类。常用的是B和C两类。
IP地址就像是我们的家庭住址一样，如果你要写信给一个人，你就要知道他（她）的地址，这样邮递员才能把信送到。计算机发送信息是就好比是邮递员，它必须知道唯一的家庭地址才能不至于把信送错人家，
只不过我们的地址使用文字来表示的，计算机的地址用十进制数字表示。
怎么查ip地址？
查看电脑IP地址的方法有很多种，下面我们简单介绍2种方法，这里需要注意的是如果你使用的是路由器上网那么在，开始运行里输入ipconfig进入查看到的IP地址是路由器器分配的IP地址，并不是外网IP地址，如下图：
路由器分配的IP地址
上图中我们看到的IP地址为：192.168.1.100并不是真正的互联网中的IP地址（公网IP地址），而是由路由器分配的内网地址（局域网IP地址）。需要查看公网IP地址我们可以在路由器中查看，在登陆路由器的运行状态中可见，如下图：
路由器中查看ip地址
如上图我们在路由器中查看到的IP地址就是真正互联网中有网络商分配给你的IP地址了，另外这里再告诉大家一个非常简单的方法快速知道自己电脑的IP地址，只要在百度搜索IP地址查询即可看到自己电脑IP地址了。如下图：
使用百度查看IP地址工具查看IP地址
大IP时代：IP产品运作初析 篇3
随着互联网经济的发展，IP越来越多的进入人们的眼帘，无论是IP产业链的打造，还是企业IP产业化时的资本介入，其井喷之态都印证了IP产业和IP消费的全面爆发，2015年被称作是中国的“IP元年”，而且方兴未艾。
什么是IP？简单地说，IP就是Intellectual Property， “知识产权”的英文缩写，目前中国学术界对此尚没有一个统一的定义。清华大学教授尹鸿认为这个概念在中国有别于其他国家，“来指那些具有高专注度、大影响力并且可以被再生产、再创造的创意性知识产权”。这个词突然一下变得这么流行，显然与互联网环境有着密切的联系。
其实IP在中国已经超越了知识产权的简单概念，是以一种无形的知识产权，以其内容和商业价值继续衍生成为产品、品牌、产业的过程，一种商业模式。目前IP的概念集中在文学产权，以此衍生到影视、漫画、游戏等产业。从国内的现状来看，IP可以分为公共IP和产权IP。公共IP是指那些没有产权保护而又能家喻户晓的文学名著、民间故事等有一定载体且牵系国人精神的无形标签，比如《西游记》就是公共IP中的超级表现。产权IP是指那些有产权登记保护的知识产权。例如网络小说《盗墓笔记》等。下面是2015年IP产品的市场表现：
由以上数据可以看出国产电影票房前十中，IP电影占据六席，而在电视剧市场上，网播量前十名中十居其五，不仅如此，IP还可以联动其他的产业，例如手游、主题园等等，其影响力和价值可见一斑。
二、IP为什么会创造出如此大的经济价值
（一）市场的繁荣。经过改革开放三十年的发展，中国经济发展迅猛，一方面，国家统计局数据显示，2015年我国人均GDP达到了8016美元，而经济学家普遍认为，当人均GDP超过了3000美元时，人们对精神文化产品的需求大幅的增加，而我国是一个有着14亿人口之多的大国，其对精神文化产品的需求量之多、题材之广远远超过其他国家，粉丝效应的作用之下，IP产品以原有的知识产权为基点，市场对其需求量极大；另一方面，面对巨大的需求，众多的影视公司、游戏开发平台、出版机构纷纷设立，这就为IP能够成为产品乃至品牌打下了坚实的基础。
（二）互联网的助推。互联网激发文化消费需求，又反过来推动了文化产品供给。可以说互联网打通文化领域产业链，促进文化产业整体业态升级。近年来，网络剧发展呈井喷之势。在2007年至2013年七年时间里，我国制作上线网络剧仅169部；到了2014年，一年就制作上线网络剧205部；2015年截至9月份，上线网络剧247部。据不完全统计，2015年至少有5部投资在5000万元至上亿元的“超级网络剧”拍摄。在众多网络剧作品中，IP剧表现尤为突出。例如，爱奇艺从首推《盗墓笔记》付费观看模式开始，截至12月1日，其VIP用户已达1000万。该剧仅上线22小时网络播放量就破亿，点播量累计突破20亿次。IP积累的高人气保障了IP剧在网络平台上的高点击率，从而带來广告和付费的丰厚收益。随着网络剧的崛起，越来越多的网络剧制作方加入IP的争夺战中，从某种程度上加大了IP火热程度。
（三）泛娱乐背景下，IP在商业价值中的话语权越来越重。泛娱乐，指的是基于互联网与移动互联网的多领域共生，打造明星IP的粉丝经济，其核心是IP，可以是一个故事、一个角色或者其他任何大量用户喜爱的事物。一方面，以往在娱乐传媒产业中，单一的文化概念产品很难做到自身产权的保护，其相应商业价值低。泛娱乐背景下，围绕IP为核心的横跨游戏、文学、音乐、影视、动漫等互动娱乐内容逐渐增多，“明星IP”成为泛娱乐产业中连接和聚合粉丝情感的核心，以IP为核心的泛娱乐布局成中国文化产业趋势。另一方面，法律政策逐渐完善，国家对产权的保护逐步提升，IP开始创造巨大的商业价值。当IP开始在娱乐经济中崭露头角，其在娱乐产品成本中的比重便越来越重。
（四）IP自身的特点。IP最本质的特点就是标签化，为大部分人或者一代人、一个群体所熟识，具有强大的影响力和粉丝效应。随着IP商品化加深，以不同的载体呈现在人们面前，在粉丝和被关注者关系之上产生了的经营性创收行为。例如《何以笙箫默》、《致我们终将逝去的青春》、《匆匆那年》等IP作品改编的电影引发了原著粉丝的热烈响应，都获得了很高票房。
（五）政策的影响。第一，2009年7月22日，我国第一部文化产业专项规划——《文化产业振兴规划》由国务院常务会议审议通过。这是继钢铁、汽车、纺织等十大产业振兴规划后出台的又一个重要的产业振兴规划，标志着文化产业已经上升为国家的战略性产业。国家将重点推进的文化产业包括：文化创意、影视制作、出版发行、印刷复制、广告、演艺娱乐、文化会展、数字内容和动漫等。同时还有规划的重点任务以及相应的政策措施和保障条件。这使得近两年我国文化产业发展呈井喷之势，IP也顺势成为热点话题。
第二，具体政策的刺激。广电总局“一剧两星”政策的实施。2015年1月1日开始，同一部电视剧每晚黄金时段联播的综合频道不得超过两家，同一部电视剧在卫视综合频道每晚黄金时段播出不得超过二集。 “一剧两星”不仅对于卫视有巨大的影响，这就要求电视剧在制作上必须更加精良，购买成本增高了，好的剧本和团队会变成稀缺资源，原创作品稀少时，IP资源便成了商业资本的目标。
三、IP产品是怎样运作的
（一）IP期货，抢占先机。为了拿到优势的IP资源，“IP期货”现象频现。当一个IP源刚出现的时候，其商业价值并没有显现出来，随着IP的逐渐养成，其商业价值也在增加。很多企业就是在IP价位较低时，囤积IP资源，通过后续开发而获得利润。
（二）产业链完善，影、视、书、游联动。IP逐渐成为成为涵盖电影、游戏、动漫等诸多商业模式的互联网时代文化产业的核心因素，中国网络游戏的千亿市值与电影产业三百亿规模的联合将带动周边产业在未来爆发增长至万亿规模，基于产业跨界来构建联动模式，差异化的跨界产品之间相互联动，以大IP的开发来带动、整合相关产业来打造互动娱乐新生态。以《花千骨》为例，在影视剧上映之前，小说《花千骨》的影响力远远不及当下，并未成长为一个具有极高商业价值的优秀IP。影视剧的热映才真正打开《花千骨》IP塑造的序幕，而与IP内容相匹配手游的发行则推动《花千骨》IP走向成熟，并形成小说、影视剧、游戏多元鼎立的局面，真正实现不同领域产品的主动联动，合力打造IP价值。
（三）资本运作。随着IP产业链的完善，众多的文化产业公司通过资本运作来经营、整合IP资源，制造出超级IP。例如华谊兄弟发收购浙江东阳美拉传媒有限公司股权，同时认购北京英雄互娱科技股份有限公司股份，旨在通过进一步完善IP驱动引擎和互联网游戏布局，在以IP为核心的娱乐产业领域，完成从IP构建、流转到IP驱动的谋篇布局，打造首屈一指的娱乐航母。
（四）IP与载体的匹配性。IP产品的开发，不仅是寻找值得开发的IP在众多IP，更重要的是把IP打造成适合平台的作品。IP的本质是标签化，能够在情感上引起共鸣、与载体具有高的匹配性。例如《琅琊榜》和《鬼吹灯之寻龙诀》，在改编成影视作品时，与原著匹配度较高，IP开发生态；而剧版《盗墓笔记》虽然成绩不俗，但匹配度不高，为人所诟病，其后续的开发会受到一定的影响。
（作者单位： 云南大学经济学院）
参考文献：
[1] 邵培仁 陈兵 《媒介战略管理》[M]复旦大学出版社.2003
[2] 中国电视剧产业发展研究报告 2013
IP控制 篇4
1.1 IP城域网典型结构
典型的IP城域网一般分为3层结构, 即核心层、汇聚层及接入层。核心层一般由两台高端的核心路由器组成, 负责本地网与省网 (或国家级骨干网) 路由器相连, 作为IP城域网的出口设备。汇聚层负责将接入层各种接入设备汇聚后送至核心层, 主要是因为核心层没有丰富的端口供大量的接入设备使用, 所以汇聚层有着拓展核心层端口, 实现大量接入设备在城域网内分布部署的作用。接入层主要负责向最终用户提供最后一公里的接入, 提供多种接入方式。比如通过D SLA M (数字用户线接入复用器) 设备向用户提供x D SL (铜线数字用户线系列) 的接入方式;通过三层交换机或大二层交换机向用户提供传统LA N (局域网) 的接入方式;目前还通过O LT (光纤线路终端) 向用户提供EPO N/G PO N (以太网无源光网络/吉比特无源光网络) 接入方式。
1.2 业务接入控制层的作用
运营商利用IP城域网需要为不同用户提供丰富的业务类型, 比如分配固定IP地址的专线上网业务、V PN (虚拟专用网) 业务, 以及为公众用户提供多种时长、多种带宽选择的虚拟拨号业务[PPPoE (以太网上的点到点协议) ]。上述如此丰富的业务类型, 仅仅在一张纯粹的计算机网络上是难以实现的, 这就需要在IP城域网中部署业务接入控制层设备。那么业务接入控制层部署在IP城域网的哪个位置比较合适呢?
典型的IP城域网就在汇聚层实现业务接入控制功能 (也有将汇聚层与业务接入控制层分开, 让业务控制层位于汇聚层之下, 接入层之上, 这样的IP城域网会就有4层结构, 不符合扁平化的要求) 。对于典型的IP城域网, 业务接入控制层就有了两个方面的作用:汇聚接入设备;实现IP网可运营可管理, 提供多种业务类型。
2 早期业务接入控制层的组成
2.1 注重以业务路由为主接入控制为辅
互联网早期业务量较小, 主要以单位用户为主, 小区公众宽带业务规模较小, 所以IP城域网在建设时注重以业务路由为主, 主要考虑为单位用户提供固定IP地址的Internet专线上网业务以及为重要用户提供V PN业务, 而少量的公众宽带业务, 则在IP城域网中部署少量的小容量的BR A S (宽带接入服务器) 来实现, 见图1。
业务路由设备成为IP城域网汇聚层主导设备, 业务接入控制层以业务提供为主 (Internet专线业务、V PN业务等) , 网络的可运营、可管理性较低。
2.2 接入层设备单归属B R A S采用旁挂
从图1可以看出, BR A S在业务接入控制层不是主导设备, 只是作为业务路由设备的辅助, 从结构上看, 旁挂在业务路由设备旁边, 这样的结构要求SR不仅具有三层路由功能, 还要有二层交换功能用以透传来自接入层的二层V LA N (虚拟局域网) , 实现用户的PPPoE虚拟拨号认证业务。
3 当前典型的业务接入控制层结构
3.1 S R与B R A S分设各自独立上行
近年来, 随着宽带小区的部署规模不断扩大, 以无源光网络技术为主的光缆接入方式迅速发展, 公众用户业务发展也十分迅速。公众用户业务主要提供不同带宽不同时长的业务, 这是BR A S能够提供的业务类型, 所以BR A S的地位越来越重要。早期小容量的BR A S的处理能力已不能满足这一发展需求, 功能强大、性能更强的大BR A S开始得到部署, 业务接入控制层开始出现SR与BR A S同等重要的局面。为了适应这一发展需求, SR与BR A S开始分设, 各自独立上行到核心路由器, 见图2。
BR A S不仅能够配合R A D IU S (远程用户拨号认证系统) 实现公众用户的带宽管理、时长管理及计费管理, 还能够处理组播业务, 处理能力也更为强大。
3.2 接入设备采用双归属到S R与B R A S
业务接入控制层出现上述的变化后, 接入设备的上行也发生了相应变化, 即需要双归属到SR与BR A S, 只有这样才能够在接入层为不同用户提供各种各样的业务类型。当然, 由于接入设备的上行端口不足或光纤传输资源不足, 双归属可能得不到全面实现, 部分接入设备还要单上行到SR, 这就要求SR仍具备三层交换的功能, 同时还要与BR A S横向联接, 用以透传来自接入层的PPPoE认证数据。
4 业务接入控制层发展趋势
4.1 以B R A S为主S R为辅
尽管IP城域网出现SR与BR A S同等部署的情况, 仍不能作为业务接入控制层的最终解决方案。当前, BR A S不仅能够提供传统的PPPoE认证、计费管理, 甚至还能够提供SR的功能, 比如终结用户三层地址 (即提供Internet专线上网业务) , 还能提供PE (运营商边缘设备) 功能 (为用户提供二层或三层V PN业务) 。这时, IP城域网中的SR逐步变得不再是主导, 甚至成为BR A S的辅助设备, 只为少量金牌用户提供专线接入, 公众用户以及一些普通的专线用户业务均由BR A S来实现。
4.2 S R与B R A S融合设备B S R
随着BR A S性能的不断提高, 兼容SR与BR A S功能的设备将为会成为IP城域网业务接入控制层的主流, 这样的设备称为BSR (宽带接入业务路由器) 。这样的IP城域网结构见图3。
IP控制 篇5
当数据要在网际直接传输的时候,路由器根据IP数据报进行路由.
当一台主机要发送数据的时候,其目的主机一般为局域网内的主机或者网外的主机.
如果是局域网内的主机,主机发送的以太网帧的头部目的mac地址为目的主机的mac地址,不需要路由.
如果是网外的主机,则将数据发到默认的网关,由网关路由器进行路由到目的主机,主机发送的以太网帧
头部的目的mac地址为网关的mac地址.
IP数据报的协议规定的数据报格式如下图:
IP协议不保证送达,不保证顺序.可靠性由上层协议保证.上层协议如TCP,UDP的信息在IP数据报的数据部分.
下图是通过Wireshark抓取的一个数据包:
路由器就要通过ip包的信息来为ip包寻找到一个合适的目标来进行传递,比如合适的主机,或者合适的路由.路由器或者主机将会用如下的方式来处理某一个IP数据包
如果IP数据包的TTL(生命周期)以到,则该IP数据包就被抛弃.
搜索路由表,优先搜索匹配主机,如果能找到和IP地址完全一致的目标主机,则将该包发向目标主机搜索路由表,如果匹配主机失败,则匹配同子网的路由器,这需要“子网掩码(1.3.)”的协助.
如果找到路由器,则将该包发向路由器.搜索路由表,如果匹配同子网路由器失败,则匹配同网号路由器,如果找到路由器,则将该包发向路由器.
搜索路由表,如果以上都失败了,就搜索默认路由,如果默认路由存在,则发包
如果都失败了,就丢掉这个包.
IP控制 篇6
中国手游市场的IP狂热似乎总是经久不息，从一开始“全民三国”和“全民西游”的蹭免费IP时代，再到之后网络小说IP、动漫IP以及影视IP大行其道的时代，最后到如今各大经典端游纷纷推出自己的手游版，进入“自己蹭自己IP”的时代。IP的类型也从单一变得多种多样了起来。据统计，截至8月8日，在中国的iOS畅销排行榜上，前十名的手游产品除了《御剑情缘》之外，全部为借着IP上位的作品。其中《御剑情缘》虽然看起来是原创IP，其实从诞生开始就被不少人，包括姚壮宪认定为和“仙剑”系列有“像素级复制”的关系，更被网友嘲笑为“就是改了个名”。
从这一点来看，似乎谈“手游市场IP的影响力衰落”还有些为时过早了。但是有时，看起来歌舞升平的风光背后，也许危机已经潜伏在了其中。在今年的中国国际数字娱乐产业大会上，更多的业内大佬虽然依旧对IP进行了重点宣讲，但是其中主题已经明显不再局限于“蹭IP”这种事上，比如华谊兄弟谈到了自己影游互动，并承诺以后还会继续打造各种影视作品，为衍生发展提供源动力—翻译成人话就是“以后我还要继续做IP，老板们快来买”。作为IP的供应方，这样的喊话似乎已经预示着IP市场逐渐从“是IP就抢”，变成了“游戏公司捂紧钱包择优选择”，这种情况和昔日IP最狂热的时代，形成了鲜明的对比。很显然，那个“人气网络作者可以动辄给自己还没有写出来的小说卖个几千万元人民币授权”的好日子已经过去了。
手游IP之毒何时能解
在市场日趋理性化的今天，游戏开发商不再是看到一个IP就往上扑—从端游时代摸爬滚打过来的大佬们，更喜欢先从自家的IP储备库里找有利用价值的IP。毕竟自家的IP运营起来更有底气，游戏的首测数据也会更好看一些，因为很多渠道会根据游戏的首测数据为游戏打分，手游的IP倒变成了次要因素。
虽然越来越多的手游借着IP上市，但正如同游入了大海的鱼一般，IP已不再是让手游变得独树一帜的法宝。实际上，价值下降的IP，其变现成本实际上就是变高了。这就逼得不少游戏开发资金不够充足的中小手游开发商，对于买IP变得慎之又慎，只买精品IP，而不再是什么IP都想买。在这种市场环境之下，IP市场就呈现出了两极分化的情况—一方面市场号召力比较低，或者只能在特定人群中有一定吸引力的IP卖不出去；另外一方面，稀有的黄金IP被疯抢。虽然IP热还难以退烧，但是两极分化的出现，意味着市场正在寻找一个平衡。
国产手游被逼蜕变
IP市场的逐渐冷静，让不少手游开发商和运营商开始更关注于手游本身的质量，毕竟弄出一款有IP的手游，首先要丢出一大笔IP授权费，而且如今的玩家对于IP的重视度也越来越低。IP固然能够为游戏在市场营销中加分，却不一定能带来长久的高市场收益。玩家一旦发现自己所喜爱的IP只是手游的一个圈钱工具，游戏本身也没有拿出相应的诚意来善待IP，玩家就会迅速流失。
就是因为这样的特性，不少国产手游开发商在一边狠抓IP和游戏质量的同时，另外一边则开始寻找一些能够获取更为廉价并且有市场号召力的IP，甚至开拓IP市场的新领域。比如现在最为流行的端游改编手游，实际上就曾经是最为成功的新IP，除了像《梦幻西游》手游这种由端游开发商拿出来“自产自销自己吃独食”的做法外，还有像《征途》这种，开发商看上了运营商的游戏分发平台，大家一起闷声发大财的做法。而腾讯游戏副总裁高莉则认为，腾讯现在应该做的就是先在游戏、动漫、影视和文学领域纵向深入打造IP，再在各领域横向联动，打造泛娱乐大生态，最终建立明星IP。也就是说，未来IP可能不能再是简单粗暴地被划分为“动漫”、“影视”和“端游”IP，而可能是用横跨多个行业的大IP来最终反馈到手游市场之中。
结束语
IP控制 篇7
关键词：马达控制心,电机保护器,工业以太网,网络拓扑结构,设备级环网
0 引言
随着科学技术的不断进步,工业领域对自动化控制水平的要求不断提高,电动机控制中心MCC也得到迅速发展,智能型MCC在逐步地得到推广应用。智能MCC是一种将设备网技术、通讯技术、控制网技术及交换机技术融入到传统的电动机控制中心,将MCC中各回路单元通过网络与控制单元进行数据通信的设备网层面的自动控制系统。
1 智能MCC
智能MCC配电系统的主回路配置和传统MCC配置方式基本一致。智能MCC一次回路由断路器、接触器、智能电机保护器组成,或者由断路器、变频器、软起动器等支持通信控制功能的驱动装置组成。电机保护器有E3Plus、E300、M102、3UF7等。智能MCC的核心元件是智能电机保护器,主要用于对电机运行的控制,对接触器合、分闸控制,以及对电机运行状态和运行数据进行采集。智能MCC的电机保护器取代了传统的热继电器,简化了控制回路,对于电机的保护有着更大的优势。此外,智能MCC还能提供全面的管理诊断信息,使系统的电气设备状态数据透明化,实现自动采集和分析,并提供各类报表;可对能源消耗情况进行测量、统计、分析,为电能消耗和成本结构优化提供依据;可为电气人员提供详细、明确的电气设备运行状况,使电气管理维护人员通过设备运行的数据进行有计划的设备维护和检修工作,大大地提高设备的有效运行率,提高维护人员的工作效率,节约备品备件及保养维护费用,降低备件库存及资金占用。
智能MCC自动化控制系统融入的设备网网络具有网络化、系统化、可扩展、开放式的特点,是一种简单高效的网络解决方案。智能电动机保护器、智能电动机控制器、拖动装置、PLC等不同产品均可接驳在设备网上进入系统。其在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时,允许用户通过单根通讯电缆连接和控制100个以上产品,不仅节省了大量I/O盘柜,还可以节省大量的控制电缆,减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。设备网网络的直接互连性不仅改善了设备间的通信,而且提供了相当重要的设备级诊断功能;它具有“看到内部”和监控每台电动机的能力,如果电动机脱扣,则智能MCC指示脱扣的原因。
2 Ethernet/IP网络结构
Ether Net/IP是适合工业环境应用的协议体系。它是一种是面向对象的协议,能够保证网络上隐式的实时I/0信息和显式信息(用于组态参数设置、诊断等)的有效传输。
Ether Net/IP模型由IEEE802.3标准的物理层和数据链路层、以太网TCP/IP协议和控制与信息协议CIP三部分组成。
Ether Net/IP网络最主要的拓扑结构有星形拓扑、总线型拓扑、环形拓扑,如图1所示。
3 设备级环网DLR
DLR是一种工业应用的网络技术,应用于自动化的嵌入式终端设备中,如I/O模块和可编程控制器,使以太网环网拓扑结构应用于设备级,而不同于常用网络或交换机级环形拓扑结构,使网络基础设施更加灵活。DLR技术增加了设备级网络的灵活性,优化设备运行。当DLR监测到环网被破坏,能提供备用的路由数据,迅速修复网络。DLR内置的诊断功能可以快速诊断故障点,缩短维修的平均时间。
DLR环网如图2所示,由活动监控节点、备用监控节点及普通节点构成一个环保网。DLR网络需要至少将一个节点配置为环网监控节点。当有多个节点被启用为监控节点时,优先级值最高的节点将成为活动环网监控节点;其他节点则自动变为备用监控节点。环网监控节点主要用来验证环网的完整性、重新配置环网,恢复单点故障及收集环网诊断信息。
环网正常运行时,活动监控节点的一个端口被阻塞,只转发DLR Beacon信标帧,不转发业务数据;环网节点设备两个端口接收并转发Beacon信标帧来检测网络是否有断点,如果监控节点在一个端口上接收到另一个端口的Beacon帧,说明环没有断点。
当有故障发生时,如图3所示,Beacon信标帧数据包不能在活动监控节点的两端收到;活动监控节点打开被阻塞的端口,拆除原来的断点,将当前的网络结构设置为两个线形拓扑结构;同时DLR协议的节点会检测到物理层故障,故障两端的节点会发送状态信息,并一步发送到管理者中;活动监控节点通过收到的状态信息,可以很容易确定故障发生的位置;当故障恢复以后,活动监控节点在其两个端口上都侦听到Beacon帧,系统会自动转换为环网模式。
此外,非DLR设备也可以接入到DLR环网里,为了保证环网恢复时间,最好使用DLR TAP连接器来接入非DLR设备。
4 基于Ethernet/IP的智能MCC的设计
在某新建项目中,通过对比智能MCC电气系统与传统MCC系统的投资费用,认为智能MCC系统不仅能节省控制电缆、控制电缆桥架材料费和安装调试人工费,还可以实现生产工艺能源管理,遂决定采用智能MCC电气系统。
智能MCC网络控制系统如图4所示。采用Rockwell的Center Line2500系列智能MCC。在柜内每个回路单元分别安装有E3plus和E300智能电机控制器、Power FLEX753变频器和SMC软起动器等具有以太网通讯网卡的驱动设备,在柜顶安装有支持DLR环网功能的Stratix5700交换机。每个智能设备与5700交换机组成星形柜内网络。每排MCC柜顶的交换机组成一个DLR环网,最终与PLC控制系统相连。
PLC控制系统由具有冗余电源的RA Control Logix 1756-L72控制器,EN2T、EN2TR通讯模块,ETAP通讯连接器和Stratix5700&8300交换机等装置组成。EN2T主要用来与交换机和DCS通讯,不同的EN2TR主要用来与不同的DLR环网设备通讯。PLC作为智能MCC控制系统核心控制器,负责采集每个MCC回路单元的数据信息和开关量信息,并将这些信息发送给DCS系统,同时接收DCS发送的控制指令,并将这些指令发送到每个回路单元,控制电机的启停。三层管理型交换机Stratix8300可以将PLC控制系统与以太网系统互连,从而实现远程测控与远程维护。
为了网络流量的管理方便和使网络更易于维护,单个DLR网络中节点不宜超过50个。如果应用需要使用超过50个节点,则最好将节点分隔成多个独立的,相互链接在一起的DLR网络。同时,为了防止网络风暴影响网络传输速度,可以在交换端口将不同的环网设置成不同的VLAN地址。
5 结语
工业以太网Ether Net/IP的引入,使马达控制中心得以智能化、网络化,使MCC接线和维护更加简单、方便,同时大大减少了控制硬件和电缆数量,使总体成本降低。
参考文献
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[5]李武杰.Ethernet/IP工业以太网研究及应用[J].电子设计工程,2011,19(09)
IP控制 篇8
在IP网络中TCP/IP传送方式有3种:单播、广播、组播。传统的单播和广播的通信方式均不能以最小的网络开销实现单点发送、多点接收的问题, IP组播技术的出现及时解决了这个问题。另外, 广播只能在同一网段中进行, 而组播可以实现跨网段的传输。
在分散控制系统 (DCS) 应用过程中, 存在着大量的DPU上行数据, 发送至多个人机界面 (HMI) 系统。正好可以利IP组播的优势, 实行单播/组播相结合的混合传输方式, 通过设计合理数据交换方案, 不仅保证数据安全达到HMI工作站, 而且减轻分散处理单元 (DPU) 和网络设备CPU的网络负荷, 提高系统效率, 获得良好的性能和经济性。下图1为系统结构示意图。
系统主要有四部分组成:I/O采集卡件、分散处理单元 (DPU) 、系统IP网络、人机界面 (HMI) 。
如图1, 分散处理单元 (DPU) 通过总线协议完成与I/O采集卡件的双向数据交换;在系统设计时, 只要按系统具体的数据获取需求, 合理划分不同的组播组, 将每一个DPU (就是一个组播源) 按需求加入不同的组播组, 可以加入多个组播组, 将实时数据以组播形式在系统IP网络发布出去;每个人机界面 (HMI) 工作站 (组播数据的接收者) , 按数据获取要求, 分别加入不同的组播组, 也可以加入多个组播组, 完成组播数据的接收。系统IP网络由备具组播功能的路由器、集线器、交换机、防火墙等构成, 共同完成组播数据的转发。组播主要完成分散处理单元 (DPU) 到人机界面 (HMI) 上行数据, 其他如控制命令数据等, 辅以单播方式完成。
在实际应用中, IP组播编程实现的方法随DPU嵌入式支撑系统和HMI运行系统平台的不同有所不同的;编程人员通常借助于操作系统中所提供的网络数据通信编程接口实现网上的IP组播通信的功能。下图以在Microsoft Windows环境下的网络编程接口 (Windows Socket, 简称Winsock) 介绍具体的IP组播编程实现的方法。
IP组播数据包典型使用用户数据报协议 (UDP) , 而UDP是一种“尽力而为” (Best-effort) 协议。因此, IP组播应用必定会遇到数据包丢失和乱序问题。Internet是一个异构网络, 所以在设计IP组播网络时, 必须充分考虑到网络的异构性。
IP组播技术能够有效地解决单点发送到多点、多点发送到多点的问题, 实现了IP网络中点到多点的高效数据传送, 能够有效地节约网络带宽、降低网络负载。在实际应用过程中, 只要正视组播存在的问题, 充分考虑到网络的异构性, 通过设计合理网络架构和数据交换协议, 一样可以构造出安全可靠的系统。科远股份NT6000分散控制系统成功研制充分证明这一点;NT6000分散控制系统在应用推广过程中, IP组播通信技术在NT6000分散控制系统的应用也充分得到客户的肯定。
参考文献
[1]中国大型火电厂DCS应用现状CONTROL ENGINEERING China, 2009
[2]局域网实时监控系统设计与实现[D]西南交通大学, 2011
IP控制 篇9
1 GPRS网络简介
GPRS是通用分组无线业务 (Ge ne ral Packe t Radio Se rvice) 的英文简称, GPRS网络是在现有GSM网络中引入3个主要组件来实现的:服务支持结点;网关支持结点;分组控制单元 (PCU) 。其用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据。GPRS网提供网络功能将IP信息包从移动用户点传送至外部网络。
2 嵌入式TCP/IP协议栈的设计
在设计中, 根据GPRS数据传输的特点, 我们主要实现IP、ICMP、TCP三个协议, 即可满足系统控制的需要。下面分别对以上三个协议实现的细节进行剖析。
1) IP协议是TCP/IP的基础, 是嵌入式系统的传输工具, 只需其实现两个功能:验证到来IP报文报头的正确性并且对TCP和ICMP报文实行分流。
2) 对于嵌入式系统, ICMP协议只需实现它的回应机制, 而其他功能则可以忽略。
3) 标准TCP协议过于复杂, 因此, 需要结合GPRS网络传输的特点对其进行简化。在设计中我们采用, 当需要主动断开连接的时候, 发送一个Fin数据报;接收到对Fin数据报的确认后, 再发送一个Res e t数据报的方法, 即可顺利完成一次主动断开连接。
3 系统软件实现
控制系统主要由四部分构成:嵌入TCP/IP协议的单片机、控制模块、电源和外部接口部分。
单片机上电复位后, 首先对MAX3223、MAX3485、MC35模块进行初始化, 使之附着在GPRS网上, 与控制中心之间建立连接。主程序采用中断加轮循的方式, 用中断触发的方式接收被控制设备发出的数据, 并设置了一个接收队列暂存这些数据。程序始终轮循有无GPRS网络数据到达, 如有使用AT命令读入数据, 然后调用IP的相关处理函数进行TCP/IP数据解包处理。
4 结论
本文研究的是控制系统采用单片机和GPRS模块来实现, 并在嵌入式系统中实现TCP/IP协议栈, 利用GPRS模块在网络中完成与控制中心的数据通讯, 这样提高了数据传输的实时性、可靠性和数据传输的能力, 具有外围器件少、电路简单、系统成本低等优点。
参考文献
[1]Lv Jie.GPRS Technology[M].Beijing University of Posts and Telecommuni-cations Press, 1998.
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[3]Pan Zuo-jin.C8051F020/1/2/3 mixed-signal ISP FLASH MCU FamilyDatasheet.Rev1.1 2002, 10.
IP控制 篇10
随着科学技术的发展, LCD (Liquid Crystal Display) 显示由于其工作电压低、功耗小、显示信息量大、寿命长、易集成、方便携带和电磁辐射小等突出优点而受到人们的青睐, 进入到各种应用领域, 特别是通讯领域;彩色LCD更因为颜色显示效果好、图像逼真而成为显示设备发展的主流。
LCD控制器是液晶显示系统的重要组成部分, 它专门用于计算机和液晶屏的接口, 可以独立地给液晶屏提供时序信号和显示数据, 从而减轻了计算机在显示上的负担。由于液晶显示屏的接口没有统一的标准, 不同的控制器与液晶显示屏之间的接口不一定兼容, 因而需要增加专门的电路来实现控制器与液晶屏的接口, 实现起来不方便, 系统不够精简, 因此考虑设计一种IP以加快液晶显示系统的设计。
在参考有关文献的基础上, 开发了一种基于Altera的SOPC系统, 显示分辨率和像素深度均可配置的TFT-LCD控制器, 通过SOPC中的Avalon总线接口与Nios II处理器和SDRAM控制器通信, 最大分辨率可以支持1024×768, 显示颜色深度最高可达到24bpp。本设计采用ALTERA公司生产的EP2C35芯片, 利用Verilog HDL语言[1]来实现该控制器以及它的外围逻辑时序的全部功能, 使系统的成本大大降低, 同时也减少了故障发生的概率, 使整个系统变得更加简洁、实用。
1 LCD控制器的工作原理及总体设计[2,3]
嵌入式LCD控制器是基于系统总线和内核工作的, 并且必须有一块存储器用来存储显示数据。存储器经过内核软件配置以后, 不需要内核的再次参与, 而由LCD控制器独自操作并主动向系统总线进行申请操作, 在获得系统总线的使用权基础上进行显示数据的传输操作。所设计的LCD控制器在系统中的结构连接如图1所示。
由图1可以看出, 该控制器是连接在Avalon总线上的Avalon master-slaver模块, 用于将显示数据从存储器中取出, 经过一定处理后, 将数据、控制信号、帧脉冲、行脉冲以及时钟信号送往LCD屏, 从而将数据有规则的在LCD屏上显示出来。
Avalon总线是Altera公司为SOPC系统开发的一种专用的内部连线技术, 是一种理想的用于系统处理器和外设之间的内联总线。它是构建在Nios II软核的基础上, 由Altera公司提供的SOPC Builder系统设计工具自动生成。
Avalon总线支持多个主外设, 任何一个主外设都可以直接进行存储器访问 (DMA) , 而无须Nios II处理器的干预。一般的系统总线 (如AMBA总线) 都是采用主端仲裁机制, 而Avalon采用DMA从端仲裁机制, 能够实现真正意义上的多模块DMA并行传输, 而不相互影响。
Avalon总线允许多个主端口连接到总线模块, 实现总线的并发多主传输的功能, 而总线模块不需要额外的特殊信号;当有多个主外设试图同时访问同一外设时, 由Avalon总线模块内部的从端口仲裁逻辑来处理冲突, 对于主端口来说, 它并不会感到有另一个主端口也在争用该外设, 而是简单的发现它的等待请求信号一直有效, 直到目标外设从端口准备好来处理自己的请求。因此, 多个主外设只要不是同时访问同一个从外设, 即可同时进行总线传输。仲裁的详细信息被封装在总线内部, 主外设和从外设的接口是一致的, 与外设的数量无关。
LCD控制器的内部结构框图如图2所示。
其操作过程为:nios II软核处理器通过Avalon总线对LCD控制器的SLAVER模块中的寄存器进行配置, 且启动控制寄存器必须要最后一个配置, 这些配置的参数将会决定MASTER模块如何申请总线进行数据传输, 以及数据缓存的起始地址, 数据传输长度等信息, 而且这些参数还决定LCD控制器的工作显示模式以及输出到屏上的控制信号和时序信号;在配置好Slave模块中的所有寄存器之后, LCD控制器开始工作。
首先MASTER模块去申请总线一直到总线仲裁器允许, 这时MASTER模块送出第一个地址信号以及相应的控制信号, 再通过总线译码器选中总线上相应的SLAVER模块 (即显示数据存储器) , 并从存储器中读取所需的显示数据。为了保证显示数据的连贯性, 需要FIFO以缓冲数据, 为了达到可配置不同显示屏的目的, 根据显示屏的工作显示模式, 将会对原始数据进行适当处理, 因此需要两个FIFO, 一个存储从总线过来的数据, 另一个用来存储刷到显示屏上的像素数据, 也即经过处理的数据。
2 模块划分及实现
2.1 MASTER模块
Master模块负责按照控制模块的指令, 读取SDRAM中的数据, 并写入到总线数据FIFO中。其核心部分是DMA地址累加器, 当条件满足时, 地址累加器开始在100MHz的时钟下以4为单位开始累加 (为何以4为单位, 是由Avalon总线的地址映射方式决定的。Avalon总线按字节进行编址, 而SDRAM控制器一次读取32bit即4Byte的数据, 所以地址要以4为单位累加) , 用于生成读取SDRAM的地址。读完一帧的数据后, 自动复位到首地址, 继续累加。
主设备接口采用带延迟的主设备读传输模式, 在这种传输模式下, 即使没有接收到上一次的有效数据, 主设备也可以发起下一次读命令。当Waitrequest信号无效 (低电平) 时, 主设备可以连续的发起读命令, 当Waitrequest信号有效 (高电平) 时, 主设备开始等待, 直到其变为低电平。当前地址等于尾地址时, 则复位累加器, 使之重新开始从首地址累加。
2.2 SLAVE模块
Avalon从总线接口Slaver模块负责处理器与LCD控制器的接口控制, LCD控制器在整个系统中作为从设备, 通过该接口, 接受CPU的控制以及配置和读取寄存器组的值, 以掌握LCD控制器的当前状态。
2.3 寄存器组
本例设置了六个32bit的可读写寄存器, 用于控制LCD控制器的工作和指示其工作状态。在实现过程中, 给每个寄存器分配唯一的地址, 各个寄存器的功能列表如表1所示。
2.4 总线数据FIFO和显示数据FIFO
总线数据FIFO的作用是对Master输出的原始图像数据进行缓存, 以供给数据处理模块进行相应处理后提供给不同的显示屏。显示数据FIFO接收由数据处理模块输出的数据, 并且把数据提供给显示屏, 以匹配时序控制模块的输出速度。两个FIFO大小暂定为4096*16bit, 在实际设计时, 再根据系统需要以及资源状况作出适当调整, 原则是, 在系统资源允许的情况下, 将FIFO大小尽量设置大点。
2.5 图像数据处理模块
该模块是控制从总线接口到TFT屏接口的数据通道。其操作过程是:从总线数据FIFO模块取出的图像数据经过大小印第安格式等处理后, 然后将其送到显示数据FIFO模块。12/16bpp模式显示数据不需要经过调色板RAM进行调制, 简单的从显存移到LCD控制器输出总线, 即所谓的真彩色显示。在12/16bpp模式, 像素数据实际TFT彩色通道连接如表2所示。
2.6 控制模块
控制模块用于协调LCD控制器各部分的工作, 用于连接寄存器组与时序发生器以及数据处理模块, 实际的设计中并没有独立的这么一个控制模块, 各种控制关系实际上已经集成到各个分模块里面去了。
2.7 LCD时序产生模块
通过读取时序设置寄存器获得像素时钟, 行周期, 帧周期, 同步头宽度以及时钟分频系数等信息后, LCD时序产生模块产生LCD显示需要的行同步信号、帧同步信号以及复合消隐信号。读取像素深度寄存器并且根据不同显示屏的数据总线输出位数, 来决定完成一个像素输出的时序, 例如8位数据输出总线的LCD屏, 在输出24bpp时, 需要传送三次才能显示一个完整像素。图3描述了LCD接口时序产生模块的接口信号。
3 LCD控制器IP核的仿真调试与安装[4,5]
3.1 LCD控制器IP核的仿真调试
本IP核使用Verilog HDL来编写, 首先在Modelsim6.1下先进行RTL级的功能仿真, 当所有功能都满足要求时, 就可以使用综合工具综合后加入延时信息进行时序仿真。如果时序仿真也满足电路的设计要求, 就可以当做一个Nios II系统自定义的组件加到Nios II系统中去。
3.2 LCD控制器IP核的安装
基于Avalon总线的可配置TFT-LCD控制器需要安装到SOPC Builder中, 以便将其加入到NiosII系统中。选择Avalon Components→Legacy Components→Interface to User Logic, 加入LCD控制器的IP核。该控制器模块连接如图4所示。
3.3 实际测试效果图
实际测试是在Altera的DE2开发板上进行的。使用的LCD屏是统宝光电股份有限公司的320X240型号为TD036THEA1的3.6Inch TFT LCD屏[6], 实际的显示效果如图5所示。
4 结束语
讨论了基于Avalon总线的可配置LCD显示控制器IP核的设计, 根据自顶向下的设计思想, 将IP核进行层次功能划分设计, 并对IP核进行仿真验证, 最后加入到Nios II系统中。该IP核经测试效果良好。由于本IP核是可配置的, 具有很好的移植性, 可以方便的应用到以Nios II为核心的各种需要图形显示的嵌入式系统中。
摘要：设计实现了一种基于Avalon总线的, 显示分辨率和像素深度均可配置的TFT-LCD控制器IP核。根据自顶向下的设计思想, 将IP核进行层次功能划分设计, 采用Verilog硬件描述语言实现该控制器以及它的外围逻辑时序的全部功能。并对IP核进行仿真验证, 最后加入到Nios Ⅱ系统中, 该IP核经测试效果良好。
关键词：Avalon总线,LCD控制器,可配置
参考文献
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[5]潘松, 黄继业.EDA技术使用教程[M].北京:科学出版社, 2005.
IP网络路由技术 篇11
一、IP网络路由技术
IP网络路由是以协议架构网络之间的技术。基于IP协议的Internet是当今最大的计算机网络，占有最大的用户、规模和资源。
IP地址。IP网络中数据的传输需要IP地址，一个网络的连接需要一个IP地址，但是主机上的IP地址不可以有多种。在IP分组中，IP地址在网络连接的过程中是不会改变的。
IP地址格式。IP地址是用十进制表示的32位的地址。为了保证网络地址的唯一性，网络地址必须由Internet权利机构（InternetNIC）统一分配，其他单位机构或私人不能分配。主机地址不是唯一的，所以可以各个网络系统管理员分配。
保留地址。由于不同的保留地址在用途和安全上的不同，地址就分为公共地址和私有地址两种地址。在Internet中使用公用地址，并且访问不受限制；私有地址在内部的网络中使用，私有地址单独无法访问，只能和代理服务器一起才能和Internet通信。
若想要连入Internet，首先要申请公用地址才可以连接Internet。在IP地址中保留了三个区域作为私有地址，它们的区域范围如下：
而这些保留地址与其他网络不能连接，所以只能在内部通信。主要原因是使用保留地址的网络和其他网络互连的时候，路由设备在寻找路由时会出现问题。可以将内部网络的保留地址转换成公共地址，这样可以实现内部网络与外部网络连接。这样也是保证网络安全的重要方法之一。
二、无类域路由（CIDR）
越来越多的主机连入Internet，Internet的B类地址（前两个字节为网络地址，后两个字节为主机地址。地址范围：128.0.0.0～191.255.255.255）比较缺乏，可能耗尽整个地址。为了解决这一问题，开发了无类域路由这一解决方案，给Internet充分的时间等待诞生新一代IP协议。
根据CIDR内容，可以申请几个C类地址（第一个字节、第二个字节、第三个是网络地址，最后一个字节是主机地址，地址范围：192.0.0.1～223.255.255.255）来取代申请一个B类地址。分配的C类地址的最高位相同，是连续的C类地址，此路由表用一个表项来表示一组网络地址。
三、路由选择技术
路由寻址。路由功能指路由器寻找路径，这条路径是从源网络到目的网络，相互转发数据包。为了实现高性能通信需要路由选择路径。在网络运行的过程中，源IP 地址和目的IP 地址都被数据包记录下来。数据包在路由器转发的过程中，目的IP 地址不会改变，但是每台路由器会把目的物理地址改成数据包所到达下一站或终点的物理地址，数据包发送到该物理地址的物理链路上。
路由分为两种。路由分为直连路由和非直连路由。直连路由在网络接口配置完成后可自动生成直连路由的IP 地址，接口通过这种方式直接通信。非直连路是由动态路由，人工配置静态路由或通过运行动态路由协议获得。该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http：//www.ems86.com总第539期2014年第07期-----转载须注名来源是在两个或多个路由器互连的网络之间需要通信的情况下使用。现今Internet的迅猛增长，促使IP 网络成为现代网络的标准，IP网络路由技术不只是为数据传输找一条通道，路由所选路径的传输容量和服务质量也需要考虑，并且还要对全网负荷做一个分析，为了使网络中各条通道的数据流量保持平衡。除此之外，还要求域内路由和域间路由的算法有高效的路由表查询技术，并且能快速收敛。
路由器的作用。基于IP协议建立网络，将各个IP子网相互连接起来，使用路由机制，把IP网关互相连接起来，形成了一个具有层次性的网际网。
大量的主机构成了IP子网，多个IP子网组成了整个IP网络。通过路由器完成IP子网的主机之间通信。路由器接受主机发出的IP包，通过查询路由表，来确定下一个输出口，以便把IP包发送给下一台路由器，如此发送下去，直到IP报到达通信终点的主机。IP协议中，网络有多种层次：物理层、网络层、传输层、链路层。集线器处理物理层，一台交换及处理链路层，路由器转发数据，因为网络层只有以太线路接口，所以网络层只能在以太网中。
IP网络路由是世界上最大规模，拥有最多资源的一个大型计算机网络。IP网络路由在当今网络的发展中起到不可估量的作用，是现代网络发展的标准，也是未来网络发展的基础。
IP控制 篇12
SoPC Builder是Altera公司实现SoPC概念的一款工具软件[3], 使得用户可以通过自定义逻辑的方法方便地开发基于NiosⅡ 的SoPC 系统。SoPC Builder 集成在EDA 工具QuartusⅡ中, 提供NiosⅡ处理器及一些常用外设接口, 用于组建一个在模块级和组件级定义的系统, 能够自动生成片上总线和总线仲裁器等所需的逻辑[3]。基于SoPC的设计在很大程度上依赖于利用集成电路IP (intellectual property) 。集成电路IP是指经过预先设计、预先验证、符合产业界普遍认同的设计规范和设计标准, 具有相对独立, 并可以重复利用的电路模块或子系统[4]。本文中提出一种基于SoPC的参数化TFT-LCD控制器IP核设计, 用硬件描述语言实现控制器的逻辑功能, 这种参数化的组件设计具有很强的通用性和兼容性。
1通用TFT-LCD控制器总体设计
在嵌入式系统中, LCD控制器是非常重要的片上外围设备, 处理器通过LCD控制器来完成对显示驱动器的控制, 最终实现LCD屏的点亮操作[5]。由于LCD显示驱动器只是一个被动系统, 还需要有控制电路提供驱动系统所必须的扫描时序信号和显示数据。处理器通过对LCD控制器的操作, 实现对LCD显示扫描时序的设置和显示数据的写入, 从而完成对LCD的显示操作[6], 其原理图如图1所示。
在SoPC Builder中以自定义组件的形式对LCD控制器进行设计, 该控制器组件具有Avalon总线接口, 可以很容易地将其与其他标准IP核一起构建以NiosⅡCPU为核心的片上系统。NiosⅡ处理器通过Avalon从端口对LCD控制器的寄存器组进行配置, 针对设计中帧缓存读操作的特点, 选择以Avalon主端口接口的形式对帧缓存中的显示数据进行主动读取[7], 并实现IP核参数化设计, 提高控制器对于其他不同规格TFT液晶屏的复用性。该控制器还包含硬件光标功能, 为添加外部鼠标设备接口提供了方便。LCD控制器的具体设计思路是在SDRAM中开辟一段存储空间, 用来存放屏幕图像数据, 称之为帧缓存。通过设计适当的硬件逻辑来建立帧缓存与屏幕图像像素之间一一对应的关系, 并配合LCD显示所需的行、场时序信号, 将帧缓存中的数据不断地输给LCD, 用以完成最终的显示刷新。LCD控制器总体结构如图2所示。
LCD控制器的具体工作流程为刷新周期开始时, 主端口模块根据帧缓存地址生成逻辑所产生的地址完成主端口的读操作, 实现帧缓存中数据的读取, 并将该数据输送给输出缓冲模块。同时, 时序信号生成模块依据LCD屏的时序规范生成行、场同步信号, 以及与像素数据同步的相关显示点的横、纵坐标。
设计的LCD控制器包含硬件光标显示模块, 所以在进行最后屏幕显示时, 像素输出控制逻辑有两部分的数据来源, 一部分为从帧缓存中读取的屏幕数据;另一部分为硬件光标的显示数据。最后, 像素输出控制逻辑根据从端口模块中各个系统寄存器内的信息向LCD屏幕发送将要显示的图像数据。
2硬件光标模块设计
硬件光标模块为LCD控制器设计带鼠标光标的显示功能, 为系统开发中添加鼠标接口提供了方便。光标显示的实现方式有硬件方式和软件方式, 软件方式比较复杂, 且占用大量的CPU处理时间;硬件方式用硬件逻辑资源来实现, 处理速度快, 不占用CPU时间。硬件方式的设计思路是为光标的图像数据设置单独的存储空间 (RAM) 用以保存, 当LCD屏幕需要对光标进行显示时, 由硬件逻辑负责在输出光标和背景图像之间做出选择。而软件部分只需简单地修改光标坐标寄存器的值, 就可以完成光标在屏幕上的显示操作。采用这种方法, 大大提高了系统性能。硬件光标RAM模块是通过MegWizard Plug-In Manager编辑器生成的, 最终生成的存储光标图像数据的双口RAM如图3所示。
3LCD控制器组件设计
将LCD控制器按总体设计要求编写相应的硬件描述语言代码, 其端口定义的程序主要有系统时钟、LCD时钟、Avalon从端口、Avalon主端口和LCD输出的定义[8]。程序的主要内容有各种寄存器和连线的定义, 行场参数的设定, 行扫描状态机、场扫描状态机、Avalon主端口读控制逻辑状态机、帧缓存地址生成逻辑、LCD有效显示数据信号生成逻辑、硬件光标模块和两个例化模块的调用等。最终生成的元件符号如图4所示。
组件编辑器是SoPC Builder的一个重要组成部分, 可以使用该工具将用户定制逻辑封装成组件, 并在SoPC Builder环境中像其他标准组件一样使用[9]。在SoPC Builder环境下, 启动组件编辑器, 按照组件编辑图形用户界面的提示, 做相应的操作。主要有导入硬件HDL代码LCD_INTERFACE, 为硬件逻辑代码中的信号指定Avalon信号类型、Avalon接口设计和设置添加组件的界面向导等, 最后就生成了用户自定义的组件LCD_INTERFACE。它以IP核的形式存放在SoPC Builder的组件库中供设计使用, 把液晶显示控制器设计成Avalon总线的slave设备[10]。 由于该控制器是参数化的, 可以很容易地修改TFT_LCD液晶的时序参数, 具有很强的通用性。通过Terasic公司的TRDB_LTM彩色液晶显示开发板进行设计验证。TRDB_LTM采用Toppoly公司的TFT_LCD模块TD043MTEA1, 4.3英寸屏。时序参数中, 横向时序参数为:时钟频率 (NCLK) 33.2 MHz;横向有效数据为800点;H_LINE=1 056;Hsync_Blank = 216;Hsync_Front_Porch = 40。纵向时序参数为:纵向有效数据为480点;V_LINE=525;Vsync_Blank = 35;Vsync_Front_Porch = 10。
按上面的时序参数在SoPC系统中配置TFT_LCD液晶IP核后, 设置屏幕背景为白屏, 并在上面用黑线画一个矩形, 显示结果如图5所示。如果将时序参数中的数据做如下调整, 将横向有效显示数据设置为480点, 纵向有效显示数据设置为360点, 做同上的验证, 显示结果如图6所示。由这两个图可见, 该控制器具有很好的通用性。
4结语
介绍一种通用TFT-LCD控制器的设计, 用HDL语言对各模块进行描述, 包括内部控制器、Avalon总线主从接口、液晶时序数据输出接口等的逻辑描述。最后在SoPC Builder工具里以自定义组件的形式添加到SoPC系统中, 以IP核的形式存放在SoPC的组件库中, 供以后的系统开发使用。由于采用了参数化的组件设计思想, 使得该IP核具有很强的通用性, 大大简化了底层编程的复杂度。经实验证明, 该设计方法具有较强的实用性和通用性。同时, 该设计也为开发其他基于SoPC 的Controller IP Core提供了一个范例。
摘要：在嵌入式系统中, IP核的使用已成为SoPC系统的重要组成部分, 针对现有LCD控制器型号之间兼容性差的缺陷, 提出了一种基于SoPCBuilder工具的参数化TFT-LCD控制器IP核的设计方法。用硬件描述语言进行通用TFT-LCD控制器的功能描述, 将设计的控制器以IP核的形式添加到SoPCBuilder中去, 供SoPC系统设计使用。进行设计验证, 结果表明, 该方法具有很好的通用性, 也提高了系统的兼容性。
关键词：SoPC,TFT-LCD,IP核,嵌入式系统
参考文献
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