嵌入式TCP/IP協議單片機技術在網絡通信中應用
在因特網上TCP/IP協議每時每刻保證了數據的準確傳輸。在數據采集領域,如何利用TCP/IP協議在網絡中進行數據傳輸成為一個炙手可熱的話題。在本系統中,筆者利用TCP/IP協議中的UDP(用戶數據報協議)、IP(網絡報文協議)、ARP(地址解析協議)及簡單的應用層協議成功地實現了單片機的網絡互連既提高了數據傳輸的速度,又保證了數據傳輸的正確性,同時也擴展了數據傳輸的有效半徑。
1 TCP/IP協議簡介
TCP/IP協議是一套把因特網上的各種系統互連起來的協議組,保證因特網上數據的準確快速傳輸。參考開放系統互連(OSI)模型,TCP/IP通常采用一種簡化的四層模型,分別為:應用層、傳輸層、網絡層、鏈路層。
(1)應用層
網絡應用層要有一個定義清晰的會話過程如通常所說的Http、Ftp、Telnet等。在本系統中,單片機系統傳遞來自Ethernet和數據終端的數據,應用層只對大的數據報作打包拆報處理。
(2)傳輸層
傳輸層讓網絡程序通過明確定義的通道及某些特性獲取數據,如定義網絡連接的端口號等實現該層協議的傳輸控制協議TCP和用戶數據報協議UDP。在本系統中使用UDP數據報協議。
(3)網絡層
網絡層讓信息可以發送到相鄰的TCP/IP網絡上的任一主機上,IP協議就是該層中傳送數據的機制。同時為建立網絡間的互連,應提供ARP地址解析協議,實現從IP地址到數據鏈路物理地址的映像。
(4)鏈路層
由控制同一物理網絡上的不同機器間數據傳送的底層協議組成實現這一層協議的協議并不屬于TCP/IP協議組。在本系統中這部分功能由單片機控制網卡芯片CS8900實現。
2 硬件框圖
如圖1所示,系統提供RJ45接口連接Ethernet網絡,并且提供一個串口給用戶使用。系統板可以將從Ethernet上過來的IP數據報解包后送給串口,也可將從串口過來的數據封裝為IP包送到局域網中。外部RAM使用61C1024(128KB),從而為數據處理提供了很大的緩存; 使用E2PROM--X25045,既可以作為看門狗使用也可以將IP地址、網卡物理地址和其他參數保存在里面。
CS8900芯片是Cirrus Logic公司生產的一種局域網處理芯片,它的封裝是100-pin TQFP,內部集成了在片RAM、10BASE-T收發濾波器,并且提供8位和16位兩種接口,本文只介紹它的8位模式。
ME103是一種脈沖變壓器,在CS8900的前端對網絡信號進行脈沖波形變換。
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