2 網絡通信模塊設計
2.1 以太網硬件實現
　　本系統CPU采用飛利浦公司的LPC2368，它是以ARM7為內核主頻達72 MHz的32位微處理器，內部集成了一個以太網模塊，支持10 Mb/s或100 Mb/s PHY器件，帶有分散/集中式DMA的DMA管理器以及幀描述符數組，通過緩沖和預取來實現存儲器通信的優化，并且發送和接收均支持多播幀、廣播幀和超長幀傳輸，允許幀長度為任意值。通過標準的媒體獨立接口(MII)或標準的簡化MII接口可連接外部PHY芯片，該特性是通過軟件來選擇，然后可對PHY寄存器進行訪問。
　　網卡芯片DP83848是10 Mb/s/100 Mb/s單路物理層以太網收發器件，包含1個智能電源關閉，具有低功耗性能。在本系統中DP8384S工作在50 MHz晶振頻率下，具有能量檢測模式的特性，可為系統提供一個智能節能工作模式。它是一個鏈路可控制節能模式，目的是當在線上檢測不到活動的時候，器件能夠進入休眠的低功耗狀態，即狀態-能量檢測模式。能量檢測功能通過寄存器設定來控制，在電源狀態發生轉換的時候，電源上電/重置算法遵循其正常流程，而且能量檢測模式并不會影響之前設定的工作模式。在電源狀態發生轉換時，器件將會保留其原先的模式(強制模式或者自動協商、MDI或者MDIX)。能量檢測算法能夠在不同的電源狀態之間自動或手動轉換，當一個電源狀態的改變未成功或者發生太多誤差事件時，能量檢測邏輯能夠發出中斷信號。能量檢測邏輯在采取動作之前需要多倍數據和誤差事件來調節一些噪聲。計數器深度則由寄存器設置來確定，并默認其為包含數據和誤差的一個事件。
　　最后與常用的以太網接口RJ45連接，該接口支持10 Mb/s和100 Mb/s自適應的網絡連接速度[3]。本系統設計的以太網硬件電路連接如圖2所示。

2.2 系統通信協議和通信過程
2.2.1 以太網數據幀傳輸和接收
　　在以太網中數據傳遞靠的是MAC地址，而不是IP地址，IP地址和MAC地址具有映射關系。1個以太網包包括：1個導言區(preamble)、1個起始幀定界符和1個以太網幀。以太網幀由目標地址、源地址、1個可選的VLAN區、長度/類型區、有效載荷以及幀校驗序列組成，如圖3所示。每一個以太網幀均由1個或多個片段組成，每個片段對應1個描述符。以太網模塊中的DMA管理器能夠將1個以太網幀的多個片段進行分散(用于接收)和集中(用于發送)[4]。

　　傳輸的以太網包中7個字節的導言區用來使接收方的時鐘和發送方的時鐘同步，然后再由幀分界符來表述1個數據幀的起始，進而進入數據幀的傳輸通信過程，數據幀主要是通過目標地址和源地址的位置建立通信。6個字節的目標地址是指目的站點的MAC地址，表明要把數據送到哪個站點。若目標地址第1位為0，則這個字段指定了一個特定的站點；若為1，則表示目標地址為一組地址，而該地址是事先定義好的；若所有位全為1，則表示接收者為局域網上的所有站點，即該地址是一個廣播地址。6個字節的源地址是指源主機的MAC地址，表明該幀來自哪個主機。VLAN是一種將局域網(LAN)設備從邏輯上劃分成一個個網段，從而實現虛擬工作組(單元)的數據交換技術，如果選用基于MAC地址的VLAN的方法就根據每個主機的MAC地址來劃分，即對每個MAC地址的主機都配置分組，它實現的機制就是每一塊網卡都對應唯一的MAC地址，跟蹤屬于VLAN MAC的地址。在幀傳輸的最后進行幀校驗，使用4個字節的循環冗余效驗碼進行錯誤檢驗。