地震资源勘探系统以太网的数据传输技术的研究(3)
由于TCP/IP的模块化设计，TCP/IP协议栈能够方便地进行修改来适应特定的硬件和操作环境。将网络软件划分为具体的、设计良好的组件，有助于开发人员更容易的编写出于协议系统进行交互的程序。
1.3 研究课题以及本文的主要工作
本课题专门研究基于以太网传输技术的数据传输系统，实现采集数据的高速有线上传及控制指令的下传，具体内容安排为：
第一章 绪论。主要对论文所涉及的关键技术进行文献综述。
第二章 总体设计方案。介绍课题的总体设计方案，给出总体原理框图，并说明其工作原理。
第三章 基于STM32的有线以太网通讯系统的设计。给出所设计的以太网通讯系统的详细架构，介绍所设计的具体硬件细节及软件设计。
第四章 实验调试。给出实验调试平台，介绍实验调试过程，并对结果进行分析。
第五章 总结与展望。
2 总体设计方案
2.1 地震勘测系统总体框架
地震勘测系统一般是由数据采集子系统（含有组合检波器）、以太网传输子系统、交换机和地震工作站组成。总体框架如图2.1所示。
图2.1 勘探系统总体框架
数据采集子系统主要由地震检波器、数据采集器、微处理器和以太网接口单元组成。数据采集系统负责根据地震工作站发出的指令采集地震回拨信号并将采集的数据有线传输到地震工作站同时进行储存和处理。以太网传输子系统主要工作是负责有线传输工作站的指令和采集的数据。交换机的作用是识别MAC地址和转发以太网数据帧。地震工作站是地震勘测系统的控制中心，负责协调控制采集系统的工作，建立其地震采集数据库[8]。
整个地震勘测系统的工作流程为：首先向地下发射地震波，工作站通过以太网网络将采集指令传送至各个采集子系统，启动采集子系统采集由检波器接收的地震波回波信号；微处理器控制采集数据的存储并根据工作站的指令将数据传输到工作站进行储存处理。由于现在数据采集系统技术相对成熟，而大数据量的高速可靠传输是制约地震勘探系统发展的关键所在，因此以太网数据传输系统在整个地震资源勘探系统中起着相当重要的作用。
2.2 传输系统方案设计
所要求设计的系统是基于以太网技术的数据传输系统，实现采集数据的高速有线上传及控制指令的下传。整个传输部分框架如图2.2所示，其中嵌入式微处理器是控制器件，它控制数据流的传输、CRC校验以及W5500模块的配置。W5500是核心，它是带有TCP/IP协议的以太网接口，是实现以太网传输的关键环节。
图2.2 数据传输系统总体架构
嵌入式微处理器采用ARM Cortex—M4处理器STM32F407，M4处理器具有高性能和高能效的特点，符合处理大数据量的高速可靠传输的要求。
为了实现与以太网的连接，W5500需要外接一个带网络隔离变压器的RJ-45插头。网络隔离变压器对传输的信号进行波形修复，起着阻抗匹配的作用，并且抑制杂波，保护系统的安全。
具体实现的过程：数据采集信号通过STM32F407丰富的外设接口（RS485接口和USB接口等等）输入，然后传输到W5500芯片进行网络协议的处理，最后通过网络接口传输到上位机。
2.3 本章小结
本章介绍了基于以太网的数据传输系统的总体设计方案，给出了总体原理框图，详细介绍了系统工作的原理，为后续具体设计奠定基础。
3 基于STM32的以太网通讯系统
3.1 以太网通讯系统详细框架