AVR單片機網絡與通訊設計-本科畢業(yè)設計完整論文[附開題].doc

avr單片機網絡與通訊本科畢業(yè)設計完整論文目 錄摘要(4)abstract(5)緒論(6)第一章 設計準備1.1 單片機的發(fā)展史 (7)1.1. 1單片機的歷史及發(fā)展概況(7)1.1.2 單片機的發(fā)展趨勢(8) 1.1.3 單片機的應用(8)1.2網絡的基礎知識 (10) 1.2.1 網絡的發(fā)展歷史(11) 1.2.2 網絡的分類和以太網（ethernet）知識 (12)1.3 網絡分層及主要網絡協(xié)議（protocal）(13) 1.3.1 網絡的體系結構與分層(14)1.3.2tcp/ip網絡協(xié)議(15)1.3.3udp網絡協(xié)議 (16)1. 3. 4 icmp協(xié)議(16)1.3.5 smtp網絡協(xié)議 (16)1.3.6 http網絡協(xié)議 (16)第二章 atmega103簡介2.1 描述(18)2.2 管腳定義(19)2.3 特點(21)第三章 實用程序設計3.1 程序設計方法 (24)3.2 程序設計步驟(24)3.3 程序設計技術(25)第四章 avr環(huán)境4.1 avr 介紹(27)4.2 安裝 avr環(huán)境(27)4.2.1 在win95和winnt4.0下安裝 (27)4.2.2 在winnt3.51安裝(27)4.2.3在網上安裝avr環(huán)境(27)4.3 描述(28)4.4 avr環(huán)境的窗口(29)4.4.1 源窗口(30)4.4.2 監(jiān)視窗口 (32)4.4.3 寄存器窗口 (33)4.4.4 通訊窗口 (33)4.4.5 存儲窗口 (33)4.4.6 修改存儲器 (34)4.4.7 處理窗口 (35)4.5 命令 (36) 4.5.1 菜單選項(37) 4.5.2 監(jiān)視管理(39) 4.5.3 斷點(39) 4.5.4 工具欄(40) 4.5.5熱鍵概要(41)4.6 執(zhí)行目標 (42) 4.6.1 高速選項(42) 4.6.2 內存選項(43) 4.6.3 時鐘選項(44)第五章 具體設計與開發(fā)5.1 具體設計簡介 (45)5.2以太網演示板上網信息傳送實驗(46) 521 演示實驗硬件支持(46) 522 演示板硬件描述(46) 523 連接控制演示 (47) 524 演示板部分主要原代碼(48)5.3 對下一步的工作的思考 (59)第六章 設計總結6.1經驗總結(60)6. 2計的不足和待改進的地方(61)結束語(62)謝辭(63)附錄 開題報告(64)參考文獻(66)摘 要 avr單片機是atmel公司推出的世界上著名的高性能低功耗非易失性存儲器和數(shù)字集成電路的一流半導體，它的eeprom 電可擦除技術、閃速存儲器技術和質量、高可靠性的生產技術。在cmos 器件生產領域中，atmel 的先進設計水平、優(yōu)秀的生產工藝及封裝技術一直處于世界的領先地位，這些技術用于單片機生產使單片機也具有優(yōu)秀的品質、在結構、性能和功能等方面都有明顯的優(yōu)勢。tmel 公司的單片機是目前世界上一種獨具特色而性能卓越的單片機。它在計算機外部設備、通訊設備、自動化工業(yè)控制、宇航設備、儀器儀表和各消費類產品中都有著廣泛的應用前景。關鍵字 ：avr環(huán)境 tcp/ip協(xié)議棧 以太網 軟件abstractavr the machine of single slice is an atmel company to release in the world notability of production technique for electricity of top-grade semi-conductor for of low power waste of high performance not and easily losing the memorizer with arithmetic figure integrated circuit, its eeprom can wiping divided bying the technique, flash soon storage technique with quantity, high and dependable.in the cmos parts of an apparatus production craft for advanced design level, excellence for producing the realm inside, atmel of piece and seal to pack the technique to always be placed in the be in the leading of world the position, these techniques to used for the quality for machine producing making the machine of single slice too having excellence of single slice, wait with function to aspect all contain obvious advantage at the construction, function.the tmel company machine of single slice is current in the world a kind of characteristic and has the special features but function machine of outstanding single slice.it is in the calculator exterior equipments, communication equipments, automation industry control, space navigation equipments, instrument the appearance with every kind of consumption product all have got the extensive and applied foreground.key word: avr environment tcp/ip agreement stack ethernet software緒 論近年來，計算機技術的迅猛發(fā)展，使得計算機在工業(yè)、農業(yè)、國防科研及日常生活的各個領域均顯示了日益旺盛的生命力。它已成為各國工業(yè)發(fā)展水平的主要標志之一，是發(fā)展新技術、改造老技術的強有力的武器。計算機使人類面臨著一個新的科學技術和工業(yè)革命，它的作用遠遠超過了因蒸汽機和電的出現(xiàn)而產生的工業(yè)革命。如果說計算機的出現(xiàn)帶來人類歷史的一個巨大變革，那么我們可以說網絡、internet帶來了一個新時代。今天，我們注意到，單片機在民用、工業(yè)測控、國防科研等領域得到最廣泛的應用。彩電，冰箱，空調，錄像機，vcd，遙控器，游戲機，電飯煲等無處不見單片機的影子，單片機早已深深地溶入我們每個人的生活之中。單片機能大大地提高這些產品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農業(yè)生產上也極大地提高了生產效率和產品質量。既然internet現(xiàn)已成為社會重要的基礎信息設施之一, 是信息流通的重要渠道，那么如果嵌入式系統(tǒng)能夠連接到internet上面，則可以將嵌入式系統(tǒng)的體積小、成本低和internet的應用廣、傳遞快捷的特點結合起來，從而實現(xiàn)方便、低廉地將信息傳送到幾乎世界上的任何一個地方。本次設計研究工作的目的就是研究實現(xiàn)怎樣借助單片機上網，用avr單片機進行網絡通信。 第一章 設計準備單片微型計算機概述單片微型計算機（簡稱單片機）作為微型計算機的一個很重要的分支，自70年代問世以來，以極其高的性能價格比，受到人們的重視和關注，應用很廣、發(fā)展也很快。單片機體積小，重量輕，抗干擾能力強，環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性能高，靈活性好，開發(fā)較為容易。正因為如此，在國際上，單片機己廣泛地應用在智能儀器儀表、機電設備過程控制、自動檢測、家用電器和數(shù)據(jù)處理等各個方面。1.1單片機的歷史及發(fā)展概況什么叫單片機，目前還沒有一個確切的定義，普遍認為單片機是在一塊硅片上集成了中央處理器（cpu），存儲器(ram,rom,eprom)和各種輸入、輸出接口（定時器，計數(shù)器，并行i/o口，串行口，a/d轉換器以及脈沖調制器pwm等），這樣一塊芯片具有一臺計算機的功能，因而被稱為單片微型計算機。由于單片機的硬件結構與指令系統(tǒng)的功能都是按工業(yè)控制要求而設計的，常用在工業(yè)的檢測、控制裝置中，因而也稱為微控制器（micro-controller）或嵌入式控制器(embedded-controller)。單片機按照其用途可分為通用型和專用型兩大類。通用型單片機是把可開發(fā)資源(rom,ram,eprom, i/o口)全部提供給使用者。專用型單片機器硬件結構和指令是按照某個特定用途而設計的。例如：頻率合成調諧器、錄音機機芯控制器、打印機控制器等。單片機根據(jù)其基本操作處理的位數(shù)可分為：1位單片機，4位單片機，8位單片機，16位單片機，32位單片機。單片機的發(fā)展歷史可劃分為四個階段：第一階段（19741976年）：單片機初級階段。因工藝限制，單片機采用雙片的形式而且功能比較簡單。例如仙童公司生產的f8單片機，實際上只包括了8位cpu、64個字節(jié)ram和2個并行口。因此，還需要加一塊3851（由1k rom、定時器/計數(shù)器和2個并行i/o構成）才能組成一臺完整的計算機。第二階段（19761978年）：低性能單片機階段。以inter公司制造的mcs-48單片幾位代表，這種單片機片內集成有8位cpu、并行i/o口、8位定時器/計數(shù)器ram和rom等，但是不足之處是無串行口，中斷處理比較簡單，片內ram和rom容量較小且尋址范圍不大于4k。第三階段（1978現(xiàn)在）：高性能單片機階段。這個階段推出的單片機普遍帶有串行i/o口1k rom、多級中斷系統(tǒng)，16位定時器/計數(shù)器，片內ram和rom容量加大，且尋址范圍可達64k字節(jié)，有的片內還帶有a/d轉換器。這類單片機的典型代表是：intel公司的mcs-51系列單片機。第四階段（1982-現(xiàn)在）：8位單片機鞏固發(fā)展及16位單片機、32位單片機隊推出階段，此階段的主要特征是一方面發(fā)展16位單片機、32位單片機及專用型單片機；另一方面不斷完善高檔8位單片機，改善其結構，以滿足不同的用戶需要。16的單片機的典型產品如inter公司生產的mcs-96系列單片機，其集成度已達120000管子/片，主振為12mhz，片內ram為232字節(jié),rom 為8k字節(jié)，中斷處理器為8級，而且片內代用多通道10位a/d轉換器和高速輸入/輸出器件，實時處理的能力很強，而32位單片機除了具有更高的集成度外，其主振已達20mhz,這使32位單片機的數(shù)據(jù)處理速度比16位單片機增快了很多，性能比8位、16位單片機更加優(yōu)越。80年代以來，單片機的發(fā)展非常迅速。就通用單片機而言，世界上一些著名的計算機廠家已投放市場的產品就有50多系列，四百多個品種。單片機的產品已占整個微機產品80%以上，其中8位單片機的產量由占整個單片機產量60%以上，這說明8位單片機將在最近若干年仍是工業(yè)檢測、控制的角色。 1.1.1 單片機的發(fā)展趨勢單片機的發(fā)展趨勢將是向大容量、高性能化，外圍電路內裝化等發(fā)展。為滿足不同的用戶要求，各公司競相推出能滿足不同需要的產品。1. cpu的改進（1） 采用雙cpu結構,以提高處理能力.（2） 增加數(shù)據(jù)總線寬度,單片機內部采用16位數(shù)據(jù)總線,其數(shù)據(jù)處理能力明顯優(yōu)于一般8位機.（3） 采用流水線結構.指令以隊列形式出現(xiàn)在cpu中,且具有很快的運算速度.尤其適于作數(shù)字信號處理用,例如tms320系列信號處理單片機.（4） 串行總線結構。飛利浦公司開發(fā)了一種新型總線iic總線(inter- ibus).該總線是用數(shù)據(jù)現(xiàn)代替現(xiàn)性的8位數(shù)據(jù)，從而大大地減少了單片機引線，降低了單片機的成本，2. 存儲器的發(fā)展（1）加大存儲容量。新型單片機內rom一般均可達4k字節(jié)至8k字節(jié)，ram為256字節(jié)，有的單片機片內rom容量可達128k字節(jié)。（2）片內eprom開始eeprom化。片內eprom由于需要高壓編程寫入，紫外線摩擦給用戶帶來不便。采用電改寫的eeprom后，不需紫外線擦抹，只需重新寫入。特別是能在+5v下讀寫的eeprom，既有靜態(tài)ram讀寫操作簡便，又有在掉電是的數(shù)據(jù)不會丟失的特點，片內eeprom的使用不僅僅對單片機的結構產生影響，而且會大大簡化應用系統(tǒng)結構。 由于eeprom中數(shù)據(jù)寫入后能永久保持，因此，有的單片機將它作為片內ram用，甚至有的單片即將eeprom用作片內通用寄存器內。（3） 程序保密化。一般eprom中的程序很容易被復制。為防止復制，某些公司開始采用keprom編程寫入，有的則對片內eprom或eeprom采用加鎖方式，加鎖后，無法讀取其中的程序。若要去讀，必須抹去eeprom中的信息，就達到了程序保密的目的。3. 片內i/o口改進一般單片機都有較多的并行口。以滿足外圍設備、芯片擴展的需要，并配有串行口，以滿足多機通信的要求。（1）增加并行口的驅動能力，這樣可減少外部驅動芯片。有的單片機直接輸出大電流和大電壓，一邊能直接驅動lde和vfd.（2）增加i/o口的邏輯控制功能。大部分單片機的i/o都能進行邏輯操作。（3）有些單片機設置了一些特殊串口功能。為單片機構成網絡和系統(tǒng)提供了方便條件。4. 外圍電路內裝化 隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的外圍功能器件集成在片內，這也是單片機發(fā)展趨勢。 由于集成工藝不斷發(fā)展，能裝入片內的外圍設備也可以是大規(guī)模的，把所需的外圍電路全部裝入單片機內，即系統(tǒng)的單片化是目前單片機發(fā)展趨勢之一。5. 低耗化8位單片機中有二分之一的產品已cmos化，cmos芯片的單片機具有功耗小的優(yōu)點，而且為充分發(fā)揮低功耗的特點，這類單片機普遍具有wait和stop兩種工作方式。13單片機的應用單片機以其卓越的性能，得到了廣泛的應用，已深入到各個領域。單片機應用在檢測、控制領域中，具有如下特點。單片機的特點1小巧靈活、成本低、易于產品化。它能方便的組裝成各種智能式測、控設備及各種智能儀器儀表。2可靠性好，適應溫度范圍寬。單片機芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設計的，能適應各種惡劣的環(huán)境，只是其它機種無法比擬的。3易擴展，很容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)，控制功能強。單片機的邏輯控制功能很強，指令系統(tǒng)有各種控制功能用指令。4可以很方便的實現(xiàn)多機和分布式控制。1.1.3單片機的應用范圍單片機的應用范圍很廣，在下述的各個領域中得到了廣泛的應用。1工業(yè)方面：各種測控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，工業(yè)機器人，智能化儀器，機電一體化產品。2智能儀器儀表方面：單片機應用智能儀器、儀表方面，不僅使傳統(tǒng)的儀器儀表發(fā)生根本的變革，也給傳統(tǒng)的儀器儀表行業(yè)改造帶來了曙光。3通訊方面：調制解調器、程控交換技術。4民用方面：電子玩具、錄像機、激光唱機。5導彈與控制方面：導彈控制、魚雷制導控制、智能武器裝備、航天飛機導航系統(tǒng)。6各種計算機外部設備以及電器方面：打印機、硬盤驅動器、彩色與黑白復印機、磁帶機等。7多機分布式系統(tǒng)：可用單片機構成分布式測控系統(tǒng)，它使單片機的應用進入了一個新的水平。由上所述，單片機從家用電器、智能儀器儀表、工業(yè)控制直到火箭導航尖端技術領域，單片機都發(fā)揮著十分重要的作用。1.2 網絡的基礎知識計算機網絡是現(xiàn)代通信技術與計算機技術相結合的產物。所謂計算機網絡，就是把分布在不同地理區(qū)域的計算機與專門的外部設備用通信線路互連成一個規(guī)模大、功能強的網絡系統(tǒng)，從而使眾多的計算機可以方便地互相傳遞信息，共享硬件、軟件、數(shù)據(jù)信息等資源。 一提到網絡，大家就必然會想到internet，這是因為從二十世紀九十年代初開始，特別是近幾年來，網絡、internet取得了飛速的發(fā)展，已成為社會一個主要的聯(lián)系、傳播手段。121 網絡的發(fā)展歷史 計算機網絡的發(fā)展過程大致可以分為具有通信功能的單機系統(tǒng)、具有通信功能的多機系統(tǒng)、計算機網絡三個階段。 從80年代末開始，計算機網絡技術進入新的發(fā)展階段，它以光纖通信應用于計算機網絡、多媒體技術、綜合業(yè)務數(shù)字網絡(isdn)、人工智能網絡的出現(xiàn)和發(fā)展為主要標志。90年代至下個世紀初將是計算機網絡高速發(fā)展的時期，計算機網絡的應用將向更高層次發(fā)展，尤其是internet網的建立，推動了計算機網絡的飛速發(fā)展。 回顧的internet發(fā)展和應用歷史，對我們制定研究方向，趕超世界網絡領域的發(fā)展有重要意義。第一階段：1980年1990年internet發(fā)展的萌芽階段。解決異種計算機的聯(lián)網和信息交換，采用tcp/ip協(xié)議交換文件和信息，主要解決專業(yè)領域如銀行、軍用系統(tǒng)采用不同專業(yè)領域如銀行、軍用系統(tǒng)采用不同網問題，這時并不稱之為internet，tcp/ip網絡僅是少數(shù)計算機專家的概念，這是internet發(fā)展的萌芽階段。 第二階段：1990年2000年，pc作為客戶機，internet席卷全球。在tcp/ip協(xié)議網絡之上發(fā)明的email和www普遍應用，internet國際互聯(lián)網被大眾接受，這時一個重要的條件是pc普及的非常廣泛，即形成了client/server體系結構（客戶機/服務器），進而發(fā)展為browser/ server結構（瀏覽器/服務器），這時的客戶機是已廣泛普及的pc，而服務器是相對復雜的，價格昂貴的超級計算機，即我們所謂的“胖服務器”。另一方面，www的應用又造就了一大批以yahoo為代表的.com公司，以及電子商務公司，這時候所有的人不得不承認internet象一場革命改變了世界。 第三階段：2000年2010年嵌入式internet時代。將給地球披上“電子皮膚”，嵌入式片上系統(tǒng)稱為瘦服務器。預測未來internet將向何處去，這是全世界科學家關心的問題，包括美國貝爾實驗室總裁arun netravali的一批科學家對此做出了預測：在這階段“將會產生比pc時代多成百上千倍的瘦服務器和超級嵌入式瘦服務器，這些瘦服務器將與我們這個世界你能想到的各種物理信息、生物信息相聯(lián)接，通過internet網自動的、實時的、方便的、簡單的，提供給需要這些信息的對象”。122 網絡的分類和以太網（ethernet）知識計算機網絡通常是按照規(guī)模大小和延伸范圍來分類的，常見的劃分為：局域網（lan），城域網（mans），廣域網（wan）。internet可以視為世界上最大的廣域網。提到網絡，大家就聯(lián)想到internet，其實，局域網才具有最廣泛的應用。局域網（lan）是指在一個較小地理范圍內的各種計算機網絡設備互連在一起的通信網絡，可以包含一個或多個子網，通常局限在幾千米的范圍之內。 按照網絡的拓撲結構和傳輸介質，局域網通常可劃分為以太網（ethernet）、令牌環(huán)網（token ring）、光纖分布式數(shù)據(jù)接口（fddi）、異步傳輸模式（atm）等，其中最常用的是以太網。13 網絡分層及主要網絡協(xié)議（protocal） 計算機網絡中實現(xiàn)通信必須有一些約定即通信協(xié)議，對速率、傳輸代碼、代碼結構、傳輸控制步驟、出錯控制等制定標準。 為了使兩個結點之間能進行對話，必須在它們之間建立通信工具(即接口)，使彼此之間能進行信息交換。接口包括兩部分：一是硬件裝置，功能是實現(xiàn)結點之間的信息傳送；二是軟件裝置，功能是規(guī)定雙方進行通信的約定協(xié)議。協(xié)議通常由三部分組成: 一是語義部分，用于決定雙方對話的類型; 二是語法部分，用于決定雙方對話的格式; 三是變換規(guī)則，用于決定通信雙方的應答關系。 由于結點之間的聯(lián)系可能是很復雜的，因此，在制定協(xié)議時，一般是把復雜成份分解成 一些簡單的成份，再將它們復合起來。最常用的復合方式是層次方式，即上一層可以調用下一層，而與再下一層不發(fā)生關系。通信協(xié)議的分層是這樣規(guī)定的:把用戶應用程序作為最高層，把物理通信線路作為最低層，將其間的協(xié)議處理分為若干層，規(guī)定每層處理的任務，也規(guī)定每層的接口標準.由此，我們得出協(xié)議的定義：通信雙方對等層之間必須遵守的規(guī)則或約束。131 網絡的體系結構與分層由于世界各大型計算機廠商推出各自的網絡體系結構，因而國際標準化組織iso于1978 年提出開放系統(tǒng)互連參考模型，即著名的osi(open system interconnection)。它將計算機網絡體系結構的通信協(xié)議規(guī)定為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層等七層，受到計算機界和通信業(yè)的極大關注。通過十多年的發(fā)展和推進已成為各種計算機網絡結構的靠攏標準。 但是osi參考模型只是規(guī)定了網絡的層次劃分，以及每一層上所實現(xiàn)的功能，它沒有規(guī)定每一層上使用的服務和協(xié)議，因此它本身并不是一個網絡體系結構。而tcp/ip參考模型則是專用來描述tcp/ip協(xié)議族的。tcp/ip參考模型共分四層，如圖1-1所示。 應用層 傳輸層 網絡互聯(lián)層 網絡接口層 圖1-1 tcp/ip 參考模型對應的各層的協(xié)議如圖1-2所示。http ftp telnet smtp tcp udp ip arp rarp tcmp igmp slip ppp 圖1-2 tcp/ip參考模型對應各層協(xié)議132 tcp/ip（transmission control protocol/internet protocol）網絡協(xié)議 tcp/ip（傳輸控制協(xié)議/網間協(xié)議）是一種網絡通信協(xié)議，它規(guī)范了網絡上的所有通信設備，尤其是一個主機與另一個主機之間的數(shù)據(jù)往來格式以及傳送方式。tcp/ip是internet的基礎協(xié)議，也是一種電腦數(shù)據(jù)打包和尋址的標準方法。在數(shù)據(jù)傳送中，可以形象地理解為有兩個信封，tcp和ip就像是信封，要傳遞的信息被劃分成若干段，每一段塞入一個tcp信封，并在該信封面上記錄有分段號的信息，再將tcp信封塞入ip大信封，發(fā)送上網。在接受端，一個tcp軟件包收集信封，抽出數(shù)據(jù)，按發(fā)送前的順序還原，并加以校驗，若發(fā)現(xiàn)差錯，tcp將會要求重發(fā)。因此，tcp/ip在internet中幾乎可以無差錯地傳送數(shù)據(jù)。tcp是傳輸控制協(xié)議，被用來在一個不可靠的互聯(lián)網絡中為應用程序提供可靠的端-端的字節(jié)流服務。ip協(xié)議又稱互連網協(xié)議，是支持網間互連的數(shù)據(jù)報協(xié)議。它提供網間連接的完善功能，包括ip數(shù)據(jù)報規(guī)定互連網絡范圍內的地址格式。 tcp/ip協(xié)議與低層的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層無關，這也是tcp/ip的重要特點。正因為如此 ，它能廣泛地支持由低兩層協(xié)議構成的物理網絡結構。目前已使用tcp/ip連接成洲際網、全國網與跨地區(qū)網。 133 udp（user datagram protocol）網絡協(xié)議另一個重要的tcp/ip協(xié)議集的成員是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(udp)，它同tcp相似但比tcp原始許多。udp是一種簡單的面向數(shù)據(jù)報的傳輸協(xié)議，應用進程的每次輸出操作均生成一個udp數(shù)據(jù)報，并且一個udp數(shù)據(jù)報封裝在一個ip分組中發(fā)送。但udp和tcp協(xié)議是不同的，tcp是一個可靠的協(xié)議，因為它有錯誤檢查和握手確認來保證數(shù)據(jù)完整的到達目的地。udp是一個“不可靠”的協(xié)議，因為它不能保證數(shù)據(jù)報的接收順序同發(fā)送順序相同，甚至不能保證它們是否全部到達。它通常用于不要求可靠傳輸?shù)膱龊?，另外也常用于客?服務器模式中，以省去每次請求都要建立連接和拆除連接的額外開銷。1. 3. 4 icmp協(xié)議網際控制報文協(xié)議（icmp）nut/net自動響應帶有icmp響應回答的icmp響應請求，這一點在測試有信息包因特網探索（ping）程序的網絡連接時很有用，在臺式計算機幾乎所有tcp/ip執(zhí)行程序中是通用的。135 smtp（simple mail transfer protocol）網絡協(xié)議smtp是internet上使用的emial傳輸協(xié)議，它是一個簡單的ascii協(xié)議，它負責在目的主機和源主機的emial進程之間建立聯(lián)系，從而實現(xiàn)兩者之間的郵件傳送。smtp可以說現(xiàn)在已經被廣泛使用，原因就在于它比較簡單實用，特別是應用于嵌入式internet，用于實時、方便地發(fā)送簡短的控制信息。136 http（hypertext transfer protocol）網絡協(xié)議http是標準的www（the world wide web）傳輸協(xié)議。它的每次連接只完成一個請求，在一次請求完成后，服務器與客戶之間的連接斷開，客戶取下一個文件時還要重新建立連接。這樣做的好處是大大簡化了服務器的程序設計，縮小了程序規(guī)模，從而極大地提高了服務器的響應速度，同其他協(xié)議相比，http的通信速度要快得多?，F(xiàn)在www的成功也標示了http協(xié)議的成功，他以成為我們?yōu)g覽www的必不可少的一個重要協(xié)議。其它tcp/ip協(xié)議在tcp/ip網絡中工作在幕后，但同樣也發(fā)揮著重要作用。例如地址轉換協(xié)議(arp)將ip地址轉換為物理網絡地址如以太網地址。而與其對應的反向地址轉換協(xié)議(rarp)做相反的工作，即將物理網絡地址轉換為ip地址。網際控制報文協(xié)議(icmp)則是一個支持性協(xié)議，它利用ip完成ip數(shù)據(jù)報在傳輸時的控制信息和錯誤信息的傳輸。例如，如果一個路由器不能向前發(fā)送一個ip數(shù)據(jù)報，它就會利用icmp來告訴發(fā)送者這里出現(xiàn)了問題。 第二章 atmega103簡介2.1描述atmega603/103 是一款基于avr risc 的低功耗cmos 的8 位單片機，通過在一個時鐘周期內執(zhí)行一條指令，atmega603/103 可以取得接近1mips/mhz 的性能，從而使得設計人員可以在功耗和執(zhí)行速度之間取得平衡。avr 核將32 個工作寄存器和豐富的指令集聯(lián)結在一起，所有的工作寄存器都與lu 算邏單元直接相連，允許在一個時鐘周期內執(zhí)行的單條指令同時訪問兩個獨立的寄存器，這種結構提高了代碼效率，使avr 得到了比普通cisc 單片機高將近10 倍的性能。atmega603/103 具有以下特點：64k/128k 字節(jié)flash ，2k/4k 字節(jié)eeprom ，4k 字節(jié)sram ，32 個通用i/0 口，8 個輸入口，8 個輸出口，32 個通用工作寄存器。實時時鐘rtc，個具有比較模式的靈活的定時器/計數(shù)器，內外中斷源，可編程的uart， 可編程的看門狗定時器，spi 口以及三種可通過軟件選擇的節(jié)電模式，工作于空閑模式時，cpu 將停止運行。而寄存器定時器/計數(shù)器、看門狗和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作;掉電模式時,振蕩器停止工作,所有功能都被禁止,而寄存器內容得到保留,只有外部中斷或硬件復位,才可以退出此狀態(tài).省電模式與掉電模式只有一點差,別省電模式下t/c2 繼續(xù)工作以維持時間基準.器件是以atmel 的高密度非易失性內存技術生產的,片內flash 可以通過spi 接口或通用編程器,多次編程通過將增強的risc 8 位cpu 與flash 集成在一個芯片內.atmega603/103 為許多嵌入式控制應用提供了靈活而低成本的方案.atmega603/103 具有一整套的編程和系統(tǒng)開發(fā)工具:宏匯編調試/仿真器在線仿真器和評估板.atmega603/103結構圖2.2管腳定義vcc gnd :電源a 口pa7pa0a 口是一個8 位雙向i/o 口,每一個管腳都有內部上拉電阻,a 口的輸出緩沖器能夠吸收20ma 的電流,可直接驅動led, 當作為輸入時,如果外部被拉低,由于上拉電阻的存在,管腳將輸出電流,在復位過程中a 口為三態(tài),即使此時時鐘還未起振,在訪問外部sram 時.a 口作為地址/數(shù)據(jù)復用口.b 口pb7pb0b 口是一個8 位雙向i/o 口,每一個管腳都有內部上拉電阻,b 口的輸出緩沖器能夠吸收20ma的電流,可直接驅動led, 當作為輸入時,如果外部被拉低,由于上拉電阻的存在,管腳將輸出電流,在復位過程中b 口,為三態(tài)即使此時時鐘還未起振.c 口pc7pc0c 口是一個8 位輸出i/o 口,能夠吸收20ma 的電流,在訪問外部sram 時,c 口作為地址線,在復位過程中c 口不為三態(tài).d 口pd7pd0d 口是一個帶內部上拉電阻的8 位雙向i/o 口,輸出緩沖器能夠吸收20ma 的電流,當作為輸入時,如果外部被拉低,由于上拉電阻的存在,管腳將輸出電流,在復位過程中d 口為三態(tài)即使此時時鐘還未起振.e 口pe7pe0e 口是一個帶內部上拉電阻的8 位雙向i/o 口,輸出緩沖器能夠吸收20ma 的電流,當作為輸入時,如果外部被拉低,由于上拉電阻的存在,管腳將輸出電流在復位過程中e 口為三態(tài),即使此時時鐘還未起振,f 口pf7pf0f 口是一個8 位輸入i/o 口,也可作為adc 的模擬輸入/reset 復位輸入超過50ns 的低電平,將引起系統(tǒng)復位低于50ns 的脈沖,不能保證可靠復位.xtal1 振蕩器放大器的輸入端xtal2 振蕩器放大器的輸出端tosc1 rtc 振蕩器放大器的輸入端tosc2 rtc 振蕩器放大器的輸出端/wr 外部sram 寫信號/rd 外部sram 讀信號ale 訪問外部存儲器時的地址鎖存使能信號用于鎖存低8 位地址avcc a/d 轉換器的電源應該通過一個低通濾波器與vcc 連接aref a/d 轉換器的參考電源介于agnd 與avcc 之間agnd 模擬地/pen 串行下載的編程使能信號2.3特點1. avr risc 結構2. avr 高性能低功耗risc 結構120/121 條指令大多數(shù)為單指令周期32 個8 位通用工作寄存器+外設控制寄存器工作在6mhz 時具有6mips 的性能3. 數(shù)據(jù)和非易失性程序內存64k/128k 字節(jié)的在線可編程flash 擦除次數(shù)1000 次4k 字節(jié)sram2k/4k 字節(jié)在線可編程eeprom 壽命100000 次程序加密位spi 接口同時可用作在線下載4. 外圍peripheral 特點片內模擬比較器可編程的看門狗定時器由片內振蕩器生成全雙工uar主/從spi 接口自具振蕩器的實時時鐘rtc兩個具有比較模式的可預分頻prescale 8 位定時器/計數(shù)器一個可預分頻具有比較捕捉和兩個8/9/10 位pwm 功能的16 位定時器/計數(shù)器8 通道10 位adc5. 特別的mcu 特點低功耗空閑省電和掉電模式可通過軟件進行選擇的時鐘頻率內外部中斷源6. 4mhz 3v 25 條件下的功耗工作模式5.5ma空閑模式1.6ma掉電模式1 a7. i/o 和封裝32 個可編程的i/o 腳8 個輸出口線8 個輸入口線64 腳qfp 封裝8. 工作電壓2.7v-3.6v atmega603l 和atmega103l4.0v-5.5v atmega603 和atmega1039. 速度0-4mhz atmega603l 和atmega103l0-6mhz atmega603 和atmega103第三章 實用程序設計3.1 程序設計方法程序設計就是用計算機所能接受的語言把解決問題的步驟描述出來，也就是編制計算機的程序。avr 單片機程序設計語言有：c 編譯高級語言和宏匯編匯編語言。在設計應用系統(tǒng)時，軟件的編制是重要環(huán)節(jié)，軟件的質量直接影響整個系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。所以，我們可按需要改編調用，也可以吸收其設計方法，以便更好地設計出適合于自己系統(tǒng)的實用軟件。3.2 程序設計步驟應用程序的設計因系統(tǒng)而異，因人而異。盡管如此，程序設計總是有共同特點及其規(guī)律的，在編寫程序時，設計人員可以采取如下幾個步驟：1.分析問題，明確所要解決問題的要求，將軟件分成若干個相對獨立的部分，根據(jù)功能關系和時序關系設計出合理的軟件總體結構。2.建立正確的數(shù)學模型，即根據(jù)功能要求，描述出各個輸入和輸出變量之間的數(shù)學關系，并確定采用的計算公式和計算方法。3.制定程序框圖，根據(jù)所選擇的計算方法，制定出運算的步驟和順序，并畫出程序框圖，這不僅是程序設計的一個重要組成部分，而且是決定成敗的關鍵部分。4 .合理分配系統(tǒng)資源，包括程序flash、 e2prom 、sram、 定時器/計數(shù)器、中斷堆棧等。確定數(shù)據(jù)格式，分配好工作單元。進一步將程序框圖畫成詳細的操作流程。5. 根據(jù)程序的流程圖和指令系統(tǒng)，編寫出程序，注意在程序的有關位置處寫上功能注釋提高程序的可讀性。6. 程序調試，通過編輯軟件編輯出的源程序，必須用編譯程序匯編后生成目標代碼，如果源程序有語法錯誤，需修改源文件后繼續(xù)編譯，直到無語法錯誤為止，這之后利用目標碼，通過仿真器進行程序調試，排除設計和編程中的錯誤直到成功。7.程序優(yōu)化，使各功能程序實行模塊化、子程序化，縮短程序的長度，加快運算速度和節(jié)省數(shù)據(jù)存儲空間，減少程序執(zhí)行的時間。3.3 程序設計技術1. 模塊化程序設計模塊化程序設計是單片機應用中常用的一種程序設計技術，它是把有關功能完整的、較長的程序，分解為若干個功能相對獨立的、較小的程序模塊，各個程序模塊分別進行設計編程和調試，最后把各功能模塊集成為所需的程序。模塊化程序設計的優(yōu)點是，單個功能明確的程序模塊的設計和調試比較方便、容易完成。一個模塊可以為多個程序所共享，也可利用現(xiàn)成的程序模塊。2. 自上而下的程序設計自上而下的程序設計時，先從主程序開始設計，從屬的程序和子程序用符號來代替，主程序編好后，再編制各個從屬程序和子程序，最后完成整個系統(tǒng)軟件的設計，調試也按這個次序進行。自上而下程序設計的優(yōu)點是,比較習慣人們的日常思維、設計、調試和連接同時按一個線索進行，程序錯誤可以較早發(fā)現(xiàn)，缺點是修改比較麻煩。3. 軟件抗干擾設計用于生產現(xiàn)場的單片機應用系統(tǒng)，易受各種干擾侵襲，直接影響到系統(tǒng)的可靠性。因此，應用系統(tǒng)的抗干擾設計是非常重要的。在實際情況中,針對不同的干擾后果，采用不同的軟件對策，在實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，為了消除傳感器通道中的干擾信號,可采用軟件數(shù)據(jù)濾波，如算術平均法、比較舍取法、中值法、一階遞推數(shù)字濾波法等；在開關量控制系統(tǒng)中，為防止干擾進入系統(tǒng)，造成各種控制條件超差，輸出失控，可采取軟件冗余程序、自檢等措施，為防止程序計數(shù)器失控，造成程序盲目運行或“死機”，可設置軟件“看門狗”，來監(jiān)視程序運行狀態(tài)，也可在非程序區(qū)設置軟件陷井,強行使程序拉回復位狀態(tài)，重新啟動。第四章 avr環(huán)境4.1介紹avr環(huán)境是一種基于avr系列的微處理器的開發(fā)工具。該手冊描述了如何安裝和使用avr環(huán)境。avr環(huán)境夠使用戶在avr高速嵌入式單片機中完全控制程序的執(zhí)行。avr環(huán)境支持匯編級源程序的執(zhí)行。atmel公司對于avr微處理器的匯編是把avr匯編程序和c程序用iar系統(tǒng)icc90c編譯器編譯。avr環(huán)境在微軟的win95和winnt下運行。4.2安裝avr 環(huán)境在win95和winnt4.0下安裝avr環(huán)境：1.把標有avr環(huán)境的磁盤插入a驅動器2.在任務欄點擊開始按鈕選擇運行3.在打開文件中輸入“a：setup”點擊ok按鈕4.接下來就是安裝程序的指令在winnt3.51安裝avr環(huán)境：1.把標有avr環(huán)境的磁盤插入a驅動器2.在文件菜單中選擇運行3.在命令欄輸入a：setup點擊ok按鈕4.接下來就是安裝程序的指令在網上安裝avr環(huán)境1.登陸網，在avr軟件部分查找astudio.exe文件2.下載astudio.exe到臨時目錄3.在你的磁盤上運行astudio.exe這樣就引出安裝程序4.運行setup.exe5.接下來就是安裝程序的指令 安裝完一次avr環(huán)境后就可雙擊avr環(huán)境圖標開始了。如果期望達到高速的目標記著在開始avr環(huán)境之前連接和起動avr高速嵌入式單片機4.3描述 這部分簡要描述了avr環(huán)境的主要特性。為了使用avr環(huán)境執(zhí)行程序，你必須先用iar系統(tǒng)的c編譯器編譯它或者用atmel公司的avr匯編程序匯編成avr環(huán)境可識讀的目標文件。下面是avr執(zhí)行程序的一個例子。除了原窗口之外，avr定義了許多其它的窗口。可用于在微處理器上檢查不同的源文件。avr的主窗口是源窗口，當打開一個目標文件時，自動創(chuàng)建一個源窗口它顯示當前被執(zhí)行部分的代碼。文本標記總是指向下一個被執(zhí)行的語句。黙認是假定在源文件一級上執(zhí)行，因此如果源信息存在，程序將在源級模式上開始運行。另外c和匯編源級的執(zhí)行，avr也能夠識別和執(zhí)行非匯編程序，當程序的執(zhí)行結束時，用戶可在源和非匯編之間做一些事情有。 所有必要的執(zhí)行命令在avr中都可以得到，無論是在源級或者是在非匯編級。用戶可單步執(zhí)行程序，通過代碼或者是運行步驟的跟蹤，快速運行，指針移至執(zhí)行語句直至完成該任務，停止執(zhí)行并重新安排執(zhí)行任務。另外，用戶可有無限量的斷點，每個斷點都可定義為能或者不能。該斷點在執(zhí)行期間被保存。源窗口提供關于程序控制流的信息。另外，avr提供了大量其它的窗口，以使用戶完全控制執(zhí)行目標每個元素的狀態(tài)?？捎玫降拇翱谟校罕O(jiān)視窗口： 顯示定義符號的值。在這里，用戶可看到c程序中變量的值。寄存器窗口：顯示注冊文件的內容。當停止執(zhí)行時，該注冊可以被修改。存儲窗口： 顯示存儲的程序數(shù)據(jù)或輸入輸出的內容。它以十六進制或ascii碼的形式存儲。當停止執(zhí)行時，存儲內容可以被修改。通訊窗口： 顯示avr和用戶間的通訊消息。處理器窗口： 顯示關于執(zhí)行目標的重要信息，包括程序計數(shù)器，堆棧指針，寄存器狀態(tài)，計數(shù)周期，x&yz指針，rampd寄存器和eind寄存器。當停止執(zhí)行時，這些變量可以被修改。第一次執(zhí)行目標文件，用戶需建立一個窗口，以便于留心程序的執(zhí)行，因此屏幕上的創(chuàng)建信息是一下特殊的項目。下一次裝栽目標文件，就會自動重建。在下面的章節(jié)中將會詳細描述不同的窗口。4.4 avr環(huán)境的窗口4.4.1源窗口源窗口是avr的主窗口。在打開一個目標文件時它被創(chuàng)建，它貫穿于整avr環(huán)境。如果源窗口關閉，avr環(huán)境終止。源窗口顯示執(zhí)行部分的代碼。下面是一下源窗口的例子。將要執(zhí)行的下一條指令，avr總是有標記的。如果該標記被用戶移動，直至先前標記的文本變成藍色，接下來的語句仍會被識別。源窗口中識別的斷點為左邊語句的一個點即斷點設置點。如果指針定位在語句上并運行該命令，程序將會被執(zhí)行直至指針定位的語句。斷點開始于類似的途徑：指針指向語句，還有斷點鎖定問題是。如果斷點已經在語句中設定，該斷點將被刪除。如果語句中沒有設定斷點，該斷點將會被插入。一個目標文件由若干個模塊組成。每次只能顯示一個模塊。但用戶可以選擇源窗口左上角的選擇箱，選擇插入模塊。對于其它模塊斷點的設定這種特性優(yōu)與其它方法。如果點擊模塊右邊的選擇箱，源窗口會在源級和非匯編級的執(zhí)行間轉換。當avr環(huán)境處于非匯編模式，所有的操做，如單步執(zhí)行會在非匯編級完成。有些時候，沒有提供源級信息，例如選擇intel十六文件作為目標文件。當沒有提供源