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基于单片机嵌入式网络接入模块的设计与实现包建荣厉鲁卫浙江工业大学信息学院浙江杭州310014摘 要：本文主要提出了一种基于普通单片机的网络接入模块的设计方案。网络接入模块是廉价的测控网络接入方案，它可以将具有 RS-232 等接口的测控设备简单又直接地连接在局域网上，利用丰富现成的局域网资源，组成一系列局域网的分布式测控系统，可以作为一种新的实用测控网络分布式控制的方法。关键词：网络接入模块，TCP，IP，UDP ，ARP中图分类号：TP393文献标识码：AThe design and implementation of the microcontroll unit- based network access moduleBao jianrong Li luweiZhejiang University of Technology College of Information Engineering 310014Abstract: This paper mainly introduces a new way to design a microcontrol unit-based networkaccess module.The network access module is a cheap solution to access the control network.It canconnect the control devives with RS-232 interface and so on to the local area network(LAN)which will take full use of the resource of the LAN and form a series of distributed LAN contrlsystems.And it can be used as a new practical methold of distributed control network system.Keyword: network access module , TCP, IP, UDP，ARP一、前言利用现有局域网的丰富资源，组建局域网分布式测控系统是一种低成本、高可靠性、快捷的技术方案。局域网测控系统的组成方式有以下三种。方案一采用 PC 机+网卡+采集卡组成局域网测控网关，进行协议转换，将由现场总线连接测控设备组成的分布式测控系统接入局域网，将管理 PC 机放在局域网内，组成一个较大的自控系统。这种组成方式成本很高，只适用于大的控制系统。方案二采用嵌入式系统+局域网卡+采集卡来组成局域网测控网关。嵌入式系统实际上是在硬件和软件上均可按用户需要进行配置的微型机。所以，实际上它是第一种方案的简化和微型化。它的成本比第一种有所下降，但价格还是较高。方案三则由于最近网络发展的趋势，人们利用单片机加上局域网接口芯片组成网络接入模块。它以单片机取代 PC 机，用局域网接口芯片取代局域网卡，并只需一台网络计算机进行监控，使测控方案的价格大大下降。这就使测控设备能以低廉的费用，以简捷的方式接入局域网，使网络信息家电、IC 卡网络控制等变为现实，使局域网分布式测控系统能得到迅速的发展。二、 TCP/IP 网络基本原理与网络接入模块的组成及结构1． TCP/IP 网络基本原理及 TCP/IP 的具体连接过程TCP/IP 协议是把因特网上的各种系统互连起来的协议组，保证因特网上数据的准确快速传输。参考开放系统互连（OSI）模型，TCP/IP 通常采用一种简化的四层模型，分别为：应用层、传输层、网际层、网络接口层。其中网络接口层由控制同一物理网络上的不同机器间数据传送的底层协议组成，如 Ethernet 协议等，为 TCP/IP 协议组的下层物理电气层接口。网际层让信息可以发送到相邻的 TCP/IP 网络的主机上，IP 协议就是该层中传送数据的机制并定义了 IP 数据帧的格式。同时为了建立网络间的互连，应提供 ARP 地址解析协议，实现从 IP 地址到网络物理地址的映射，并用 RARP 逆向地址解析协议实现物理地址到 IP 地址的映射。传输层让网络程序通过定义的通道，端口等获取数据，如定义网络连接的端口号等，实现该层协议的传输控制协议 TCP 和用户数据协议 UDP。网络应用层要有一个定义应用的会话过程，如 Http、Ftp、Telnet 等。2．网络接入模块的组成及结构网络接入模块就是局域网的网络协议转换器。它主要在网络层完成局域网 TCP/IP 协议和测控设备现场总线 RS-232 协议的转换，完成局域网和测控设备及现场总线网络间的互联，实现不同局域网和现场总线网络设备之间的数据交换。由于网络接入模块的接口