摘要：介紹了嵌入式tcp/ip協(xié)議單片機(jī)在網(wǎng)絡(luò)通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。將tcp/ip協(xié)議嵌入到單片機(jī)中，借助網(wǎng)卡芯片cs8900實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)在局域網(wǎng)內(nèi)和通過局域網(wǎng)在因特網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸。用戶終端以單片機(jī)系統(tǒng)板為媒介，通過網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

    關(guān)鍵詞：tcp/ip協(xié)議　　單片機(jī)　因特網(wǎng)　局域網(wǎng)　網(wǎng)卡芯片

    在因特網(wǎng)上tcp/ip協(xié)議每時每刻保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，如何利用tcp/ip協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸成為一個炙手可熱的話題。在本系統(tǒng)中，筆者利用tcp/ip協(xié)議中的udp(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)、ip(網(wǎng)絡(luò)報文協(xié)議)、arp(地址解析協(xié)議)及簡單的應(yīng)用層協(xié)議成功地實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)互連既提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋直ＷC了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，同時也擴(kuò)展了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行О霃健?/p>

    1 tcp/ip協(xié)議簡介

    tcp/ip協(xié)議是一套把因特網(wǎng)上的各種系統(tǒng)互連起來的協(xié)議組，保證因特網(wǎng)上數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確快速傳輸。參考開放系統(tǒng)互連(osi)模型，tcp/ip通常采用一種簡化的四層模型，分別為：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層。

    (1)應(yīng)用層

    網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(tǒng)中,單片機(jī)系統(tǒng)傳遞來自ethernet和數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)，應(yīng)用層只對大的數(shù)據(jù)報作打包拆報處理。

    (2)傳輸層

    傳輸層讓網(wǎng)絡(luò)程序通過明確定義的通道及某些特性獲取數(shù)據(jù)，如定義網(wǎng)絡(luò)連接的端口號等實(shí)現(xiàn)該層協(xié)議的傳輸控制協(xié)議tcp和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議udp。在本系統(tǒng)中使用udp數(shù)據(jù)報協(xié)議。

    (3)網(wǎng)絡(luò)層

    網(wǎng)絡(luò)層讓信息可以發(fā)送到相鄰的tcp/ip網(wǎng)絡(luò)上的任一主機(jī)上,ip協(xié)議就是該層中傳送數(shù)據(jù)的機(jī)制。同時為建立網(wǎng)絡(luò)間的互連,應(yīng)提供arp地址解析協(xié)議,實(shí)現(xiàn)從ip地址到數(shù)據(jù)鏈路物理地址的映像。

    (4)鏈路層

    由控制同一物理網(wǎng)絡(luò)上的不同機(jī)器間數(shù)據(jù)傳送的底層協(xié)議組成實(shí)現(xiàn)這一層協(xié)議的協(xié)議并不屬于tcp/ip協(xié)議組。在本系統(tǒng)中這部分功能由單片機(jī)控制網(wǎng)卡芯片cs8900實(shí)現(xiàn)。

    2 硬件框圖

    如圖1所示,系統(tǒng)提供rj45接口連接ethernet網(wǎng)絡(luò),并且提供一個串口給用戶使用。系統(tǒng)板可以將從ethernet上過來的ip數(shù)據(jù)報解包后送給串口,也可將從串口過來的數(shù)據(jù)封裝為ip包送到局域網(wǎng)中。外部ram使用61c1024(128kb)，從而為數(shù)據(jù)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(wǎng)卡物理地址和其他參數(shù)保存在里面。

    cs8900芯片是cirrus logic公司生產(chǎn)的一種局域網(wǎng)處理芯片,它的封裝是100-pin tqfp,內(nèi)部集成了在片ram、10base-t收發(fā)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(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行脈沖波形變換。

    3 工作原理

    3.1 cs8900的工作原理

    cs8900與單片機(jī)按照8位方式連接，網(wǎng)卡芯片復(fù)位后默認(rèn)工作方式為i/o連接，基址是300h，下面對它的幾個主要工作寄存器進(jìn)行介紹(寄存器后括號內(nèi)的數(shù)字為寄存器地址相對基址300h的偏移量)。

    ·linectl(0112h)

    linectl決定cs8900的基本配置和物理接口。在本系統(tǒng)中，設(shè)置初始值為00d3h，選擇物理接口為10base－t，并使能設(shè)備的發(fā)送和接收控制位。

    ·rxctl(0104h)

    rxctl控制cs8900接收特定數(shù)據(jù)報。設(shè)置rxtcl的初始值為0d05h，接收網(wǎng)絡(luò)上的廣播或者目標(biāo)地址同本地物理地址相同的正確數(shù)據(jù)報。

    ·rxcfg(0102h)

    rxcfg控制cs8900接收到特定數(shù)據(jù)報后會引發(fā)接收中斷。rxcfg可設(shè)置為0103h，這樣當(dāng)收到一個正確的數(shù)據(jù)報后，cs8900會產(chǎn)生一個接收中斷。

    ·busct(0116h)

    busct可控制芯片的i/o接口的一些操作。設(shè)置初始值為8017h,打開cs8900的中斷總控制位。

    ·isq(0120h)

    isq是網(wǎng)卡芯片的中斷狀態(tài)寄存器，內(nèi)部映射接收中斷狀態(tài)寄存器和發(fā)送中斷狀態(tài)寄存器的內(nèi)容