電子科學與技術單片機tcpip論文初稿-資料下載頁

　　

【正文】 define RBCRH_WPAGE0 (RTL_BASE_ADDRESS + ADDRESS_SHIFT * 0x0B)define RBCRL_WPAGE0 (RTL_BASE_ADDRESS + ADDRESS_SHIFT * 0x0A)各寄存器功能這里就不做介紹了，接下來介紹 RTL8019 的 RAM BUFFER 從原理上講，RAM BUFFER 是一個雙口 RAM，也就是說單片機可以往 RAM 中讀寫數據，網卡控制器也可以自動往里面讀寫數據。前面所提到的“遠程 DMA 地址”就是單片機往 RAM BUFFER 中讀寫數據用到的地址。 “本地 DMA 地址”是指網卡控制器自動讀寫 RAM BUFFER 用到的地址。所以， “遠程”和“本地”的概念僅僅為了區分是主機(單片機)還是網卡控制器操作 RAM BUFFER。 設置配置文件 ，用來設置本地的 IP 地址、網關地址、MAC 地址、全局緩沖區的大小、支持的最大連接數、偵聽數、ARP 表大小等。（1）配置 IP 地址，默認先關 IP，在初始化中再設定。define UIP_FIXEDADDR 0 define UIP_IPADDR0 192 define UIP_IPADDR1 168 define UIP_IPADDR2 1 define UIP_IPADDR3 9 define UIP_NETMASK0 255 define UIP_NETMASK1 255 define UIP_NETMASK2 255 define UIP_NETMASK3 0 define UIP_DRIPADDR0 192 define UIP_DRIPADDR1 168 define UIP_DRIPADDR2 1 define UIP_DRIPADDR3 1 （2）使能 MAC 地址 define UIP_FIXEDETHADDR 1 26define UIP_ETHADDR0 0x00 define UIP_ETHADDR1 0x4f define UIP_ETHADDR2 0x49 define UIP_ETHADDR3 0x12 define UIP_ETHADDR4 0x12 define UIP_ETHADDR5 0x13 （3）使能 ping 功能 define UIP_PINGADDRCONF 1 （4）關閉主動請求連接的功能define UIP_ACTIVE_OPEN 0 （5）將 uip_tcp_appstate_t 定位 u8_t 類型。 （6）由于單片機是大端結構，因此宏定義需要修改 define UIP_CONF_BYTE_ORDER UIP_BIG_ENDI AN （7）暫時不移植打印信息，先關閉 define UIP_CONF_LOGGING 0 （8）定義數據結構類型 typedef unsigned char u8_t。 typedef unsigned int u16_t。 typedef unsigned long u32_t。275 基于 51 單片機的 tcp/ip 協議通信第二章對 TCP/IP 協議進行一般了解，第三章對 UIP 協議棧進行詳細剖析，第四章研究了 UIP 在 51 單片機上的移植問題。剩下的問題就是對理論進行實踐了。 硬件原理圖設計原理圖主要分為兩大模塊，一是：單片機與外部 RAM 模塊。由于要用 RAM 作為數據緩存，單片機本身 RAM 不夠用，需要擴展外部 RAM。需要注意的是 62256 外部 RAM 芯片的低八位地址要用 SN74AC373 進行鎖存。片選引腳接單片機的 A15 腳尋址范圍為0X7FFF0X0000。圖 單片機與外部 RAM 接法二是：網卡驅動模塊。這里應注意的是 SA0SA19 網卡地址線的接法，其中 SA6 接單片機 A15 腳的用意是將網卡芯片的尋址范圍固定為 0X80000XFFFF。這樣就可以避免與外部 RAM 的尋址沖突。28圖 網卡芯片 RTL8019AS 接法 主要代碼文件說明以下是該設計用到的代碼文件介紹： //Icmp 協議 //ip 層 // 網絡接口層 // tcp 協議層 //ARP 協議 //以太網接口協議 //RTL8019AS 以太網接口芯片驅動程序 //全局函數和宏定義 //主程序，也是應用層這里最重點的是 網卡驅動程序和 主程序：網卡驅動主要是為上層協議提供接口，需要做的工作有：初始化網卡，編寫數據包發送和數據包接收函數。在 主程序需要分配好數據緩沖區，設置網卡物理地址，IP 地址，掩碼等。29 的編寫： 中要設置一個 25ms 的定時中斷函數并在中斷函數中調用 NetIfTimer()。 ARPTimer()。 TCPTimer()。三個函數。還有幾個函數要編寫：(1)編寫 OnReceive 函數，它應該有如下的參數和返回值，函數名可以任意：void OnReceive1(void DT_XDATA * buf,WORD size) REENTRANT_MUL 在使用 TCPConnect 函數時，OnReceive1 將作為 TCPConnect 函數的一個參數，也就是設置該 socket 的接收函數。當 TCP 連接接收到對方數據時，將自動調用 OnReceive1 函數。buf 指向接收的數據，size 是接收的數據量的大小。可以在 OnReceive1 中處理接收的數據。當程序中有多個 TCP 連接同時存在時，需要給每個連接準備一個 OnReceive 函數。 (2)寫 OnClose 函數，它應該有如下的參數和返回值，函數名可以任意：void OnClose1(socket DT_XDATA * pSocket) REENTRANT_MUL 類似于 OnReceive 函數，當 TCP 連接的另一方首先向我方發起關閉連接的請求時，系統將自動調用 OnClose 函數。pSocket 指向將要關閉的 socket。如果想立即關閉這個連接則在 OnClose 函數中調用 TCPClose 函數。當程序中有多個 TCP 連接同時存在時，需要給每個連接準備一個 OnClose 函數。(3)寫 OnAccept 函數。如果程序中用到 TCPListen 函數監聽某端口，這時需要寫 OnAccept 函數。它應該有如下的參數和返回值，函數名可以任意：void OnAccept1 (socket DT_XDATA *pNewSocket) REENTRANT_MUL 當一個正在 listen 的 socket 接受了對方的連接以后將會自動調用該函數。pNewSocket 是將要獲得這個連接的控制權的 socket 指針。一般在 OnAccept 函數中做以下處理： ExAccept = pNewSocket。 //保存 pNewSocket，以后可以用 ExAccept 發送數據 pNewSocketrecv = OnAcceptRecv。 //設置 pNewSocket 的 OnReceive 函數。 pNewSocketclose = OnClose。 //設置 pNewSocket 的 OnClose 函數。 當程序中有多個處于 listen 的 socket 時，你需要給每個 socket 準備一個 OnAccept 函數。30 的編寫：（1）首先編寫一個網卡初始化函數，其偽代碼如下：void RTLInit(BYTE LocalMACAddr[]) REENTRANT_MUL{定義 temp；定義整型變量 i；向復位引腳發復位信號；延遲一段時間。/*硬件重啟后要延遲一段時間讓 rtl8019 進行初始化*/向寄存器 0x10 寫入 0x10；/* 向寄存器 0x10 0x17 寫入值能夠重啟 rtl8019 *//* 初始化 RTL 寄存器*/向 CR 寄存器寫入 (0X00 | 0X20 | 0X01)。 /* 選擇第 0 頁，停止命令模式*/向 PSTART_WPAGE0 寄存器寫入接收起始頁地址；向 PSTOP_WPAGE0 寄存器寫入接收結束頁地址；設定 BNRY 邊界寄存器，指向下一個讀取頁地址；由 TPSR 寄存器設定發送開始頁；由 RCR 寄存器配置接收模式；由 TCR 傳輸配置寄存器決定網卡在發送幀時的行為方式； 由 DCR 數據配置寄存器決定了網卡的訪問寬度是 8 位還是 16 位 ；/*這里使用單片機選擇 8 位*/由 IMR_WPAGE0 寄存器使能 RTL 接收中斷；向 ISR_WPAGE0 寄存器寫入 FF 清除所有中斷狀態；切換寄存器到 1 頁準備設置網卡；進行網卡設置分六次寫入，每次寫一個字節數據；設置發送開始頁 ；開始時沒有數據包要發送，給個標志 InSending =FALSE；初始化完成，向 CR 寫入(0X00 | 0X20 | 0X01)開始命令模式。}（2）其次編寫一個數據發送函數，其偽代碼如下：31該函數發送數據包‘buffer’為數據內容‘size’是數據長度 ，數據長度不能大于 MAX_PACKET_SIZE 超過部分會被丟棄。BOOL RTLSendPacket(BYTE DT_XDATA * buffer,WORD size) REENTRANT_SIG{定義 StartPage 用于中間變量；定義 PrePage 用于保存寄存器頁；檢查是否有數據正在發送，如果 InSending == TRUE 表示有數據發送；如果沒有數據發送就記錄當前寄存器頁數，設 InSending == TRUE；檢查數據包大小；把數據包寫入 RAM ；等待數據包寫入完畢；寫入發送頁地址和數據包大小 ；切換寄存器頁；設置 TPSR 發送開始頁寄存器 ；寫入發送起始頁地址，因為是 16 位地址分兩次寫入；把 CR 寄存器設為命令模式；設 InSending = FALSE 表示沒數據發送。返回 TRUE 表示發送完成。}(3)最后編寫數據接收函數，其偽代碼如下：該函數接收數據包 ，返回 NULL 表示沒數據包可以接收。 struct SMemHead DT_XDATA * RTLReceivePacket() REENTRANT_SIG{定義中間變量 curr,bnry；定義 16 位地址變量 address；定義 16 位變量 PacketSize；定義緩沖區指針變量 *MemHead；檢查 InSending 標志如果有數據在發送，返回 NULL ；讓 MemHead = NULL；32如果沒有數據在發送 RTLPage(1)；數據包首地址付給 curr；切換寄存器頁 RTLPage(0)；檢查開始頁是否超出范圍；如果接收包沒錯誤，進行以下操作使用 curr 作為 數據包開始頁；檢查是否有數據包需要讀取；如果有數據包就讀取數據包 ；先讀取包頭信息；檢查 rsr, 如果包損壞了就丟棄；如果是完好的數據包 分配緩存存取數據包；} 計算機以 TCP/IP 協議通信方式監控單片機對于單片機應做準備為：通過 的原理圖做出實物后，在 keilc 上對 所提到的代碼進行編譯后生成 hex 文件。并把 hex 文件燒寫到單片機上。在編譯前應先設好想要的 IP 地址。比如 。對于計算機應做準備為：編寫一個可以向某個 IP 或端口發起連接的上位機。用網線直接把單片機連接到計算機的網卡上，設置好計算機的網卡地址和網關，網關應與單片機的網關一樣。做完以上準備后，可以先試試 ping 以下單片機，收到回復后表示可以通信了。接著可以用上位機，向單片機發送命令或數據了。到這里就已經完全實現了單片機的TCP/IP 數據傳輸。336．結論對于整個設計到此已經完成，設計過程用到的理論知識主要有 TCP/IP 協議，UIP協議，單片機技術，keilc 編程，網卡驅動，電子線路知識等。通過對 TCP/IP 協議的了解，在前人的基礎上移植了 UIP 協議棧，最終實現了單片機的 TCP/IP 數據傳輸。雖然已經盡量減少 RAM 的使用量但是遺憾的是還是要用到外部 RAM。在現在網絡的發展情況看來，電子產品必然要入網。單片機雖然已經漸漸退出市場，但是單片機 TCP/IP 協議棧也可移植于其它嵌入式設備。所以單片機 TCP/IP 協議棧的發展前景還是很好的。想要此協議棧有更好的應用環境，還需努力去減少 RAM 的使用量，在保證數據可靠的前提下提高傳輸速度。34參考文獻[1][2] Adam Dunkels. uIP 源代碼 [3] 郁峰. 單片機對 TCP/IP 通訊的實現[N]. 蘇州市職業大學學報,2022 年 3 月.[4] 趙國鋒，邱作雨，張毅. 基于單片機的嵌入式 TCP／IP 協議棧的設計與實現[J]. 計算機技術與發展,第 19 卷，第 3 期.[5] 張云鵬 ,楊景常. 基于 TCP/ IP 協議的單片機系統以太網通訊設計與實現[N]. 四川工業學院學報, 10005722 (2022).[6] 鄧治國,張維新. 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