嵌入式TCPIP协议单片机技术在网络通信中的应用.pdfVIP

中国工控信息网 收录 嵌入式 TCP/IP 协议单片机技术在网络通信中的应用 陈学泉 关宇东 摘要：介绍了嵌入式TCP/IP协议单片机在网络通信中的数据传输技术。将TCP/IP 协议嵌入式单片机中，借助网卡芯片CS8900实现了单片机在局域网内和通过局 域网在因特网上的数据传输。用户终端以单片机系统板为媒介，通过网络与远 程数据终端实现数据通信。 关键词：TCP/IP协议 单片机 因特网 局域网 网卡芯片 在因特网上，TCP/IP协议每时每刻保证了数据的准确传输。在数据采集领域， 如何利用TCP/IP协议在网络中进行数据传输成为一个炙手可热的话题。在本系 统中，笔者利用TCP/IP协议中的UDP （用户数据报协议） IP （网络报文协议） ARP （地址解析协议）及简单的应用层协议成功地实现了单片机的网络互连，既 提高了数据传输的速度，又保证了数据传输的正确性，同时也扩展了数据传输 的有效半径。 1 TCP/IP协议简介 TCP/IP协议是一套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 网络层、链路层。 （1）应用层 网络应用层要有一个定义清晰的会话过程，如通常所说的Http Ftp Telnet等。 在本系统中，单片机系统传递来自Ethernet和数据终端的数据，应用层只对大 的数据报作打包拆报处理。 （2）传输层 传输层让网络程序通过明确定义的通道及某些特性获取数据，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。在本系统 中使用UDP数据报协议。 （3）网络层 网络层让信息可以发送到相邻的TCP/IP网络上的任一主机上，IP协议就是该层 中传送数据的机制。同时建立网络间的互连，应提 ARP地址解析协议，实现从 IP地址到数据链路物理地址的映像。 中国工控信息网 收录 （4）链路层 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，实现这一层协 议的协议并属于TCP/IP协议组。在本系统中这部分功能由单片机控制网卡芯片 CS8900实现。 2 硬件框图 如图1所示，系统提 RJ45接口连接Ethernet网络，并且提 一个串口给用户使 用。系统板可以将从Ethernet上过来的IP数据报解包后送给串口，也可将从串 口过来的数据封装为IP包送到局域网中。外部RAM使用61C1024 （128KB），从而 为数据处理提 了很大的缓存；使用E2PROM X25045，既可以作为看门狗使 用，也可以将IP地址 网卡物理地址和其他参数保存在里面。 CS8900芯片是Cirrus Logic公司生产的一种局域网处理芯片，它的封装是 100-pin TQFP，内部集成了在片RAM 10BASE-T收发滤波器，并且提 8位和16 位两种接口，本文只介绍它的8位模式。 NE103是一种脉冲变压器，在CS8900的前端对网络信号进行脉冲波形变换。 3 工作原理 3.1 CS8900的工作原理 CS8900与单片机按照8位方式连接，网卡芯片复位后默认工作方式为I/O连接， 基址是300H，下面对它的几个主要工作寄存器进行介绍（寄存器后括号内的数 字为寄存器地址相对基址300H的偏移量）。 ·LINECTL （0112H） LINECTL决定CS8900的基本配置和物理接口。在本系统中，设置初始值为00d3H， 选择物理接口为10BASE-T，并使能设备的发送和接收控制位。 中国工控信息网 收录 ·RXCTL （0104H） RXCTL控制CS8900接收特定数据报。设置RXTCL的初始值为0d05H，接收网络上的 广播或者目标地址同本地物理地址相同的正确数据报。 ·RXCFG （0102H） RXCFG控制CS8900接收到特定数据报后会引发接收中断。RXCFG可设置为0103H， 这样当收到一个正确的数据报后，CS8900会产生一个接收中断。 ·BUSCT （0116H） BUSCT可控制芯片的I/O接口的一些操作。设置初始值为8017H，打开CS8900的中 断总控制位。 ·ISQ （0120H） ISQ是网卡芯片的中断状 寄存器，内部映射接收中断状 寄存器和发送中断状 寄存器的内容。 ·PORT0 （0000H） 发送和接收数据时，CP