基于單片機(jī)的通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、？ 技術(shù)基于單片機(jī)的通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)韋振遠(yuǎn)吉林大學(xué)珠海學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)系廣東珠海 ）摘要：本文謾計(jì)了單片機(jī)與互聯(lián)的新秉境，從秉統(tǒng)震件千臺設(shè)計(jì)；太一疆動程序設(shè)計(jì)協(xié)議謾計(jì)等方面詳介紹了整個(gè)系統(tǒng)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程。關(guān)鍵詞：單片機(jī)通信系統(tǒng)中圖分類號；文獻(xiàn)標(biāo)識碼；文章編號 一（）（）一一前言隨著的迅猛發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需求量也越來越大，如何把和單協(xié)議模塊處理，協(xié)議模塊在用戶數(shù)據(jù)前面加上酋部后封裝成數(shù)據(jù)包。然后將封裝好的報(bào)文段或后，向發(fā)出中斷請求，響應(yīng)的中斷請求后，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，開始進(jìn)行接收數(shù)據(jù)操作。片機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)起來，成為當(dāng)今電子界的熱數(shù)據(jù)包交付給協(xié)議模塊，協(xié)議模塊在協(xié)議的設(shè)計(jì)門話題，把單

2、片機(jī)接入具有巨大的市場價(jià)值。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)統(tǒng)的硬件平臺主要是由單片機(jī)微處理器、擴(kuò)展單元、以太網(wǎng)接口等組成。單片機(jī)微處理器在本系統(tǒng)中，考慮要編寫協(xié)議棧和轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，故選用系列中內(nèi)存較大的芯片。是一個(gè)低功耗，高性能的其上面添加首部，封裝成數(shù)據(jù)包，然后根據(jù)路由表為數(shù)據(jù)包確定路由，如果找不到相應(yīng)路由，愛向協(xié)議模塊發(fā)送出錯報(bào)文，由協(xié)議模塊進(jìn)行處理，找到了路由則將數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)接口層，并利用協(xié)議找到目的地址對應(yīng)的物理地址，然后封裝成以太網(wǎng)幀，由網(wǎng)卡驅(qū)動程序?qū)⒁蕴W(wǎng)幀發(fā)送出去。（）接收數(shù)據(jù)過程由網(wǎng)卡驅(qū)動程序負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)。然后由中斷處理方式或查詢方式喚醒數(shù)據(jù)接收網(wǎng)際協(xié)議是協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。協(xié)議本身較為

3、復(fù)雜，而對于單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用。只實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的發(fā)送與接收。（）發(fā)送函數(shù)：當(dāng)調(diào)用發(fā)送函數(shù)時(shí)，要按照數(shù)據(jù)報(bào)的格式填充數(shù)據(jù)，查看要發(fā)送的地址是否在緩沖區(qū)中，如果是，填充完畢后立即發(fā)送，否則，需要首先發(fā)送請求，等待回應(yīng)之后，得到目的地址的物理地址，然后發(fā)送。（）接收處理函數(shù)：接收處理函數(shù)位微處理器，有字節(jié)的可編程、程序，由數(shù)據(jù)接收程序?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)幀主要完成以下功能?？刹翆懼蛔x存儲器。該芯片采用了的高密度非易失性存儲器技術(shù)，也符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的，的指令系統(tǒng)。交給網(wǎng)絡(luò)接口層，網(wǎng)絡(luò)接口層取出幀頭，判斷接收數(shù)據(jù)的類型，如果是報(bào)文，則將數(shù)據(jù)交給協(xié)議模塊處理；如果是）判斷報(bào)文頭中的相應(yīng)字段是否正確，包括協(xié)議版本號，

4、長度范圍等。）計(jì)算首部校驗(yàn)和是否正確，著校以太網(wǎng)控制器數(shù)據(jù)包，則將數(shù)據(jù)交給協(xié)議模塊處理，驗(yàn)后的值為則說明校驗(yàn)正確，否則出錯。數(shù)據(jù)包要能夠發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，能夠從網(wǎng)絡(luò)上接收到數(shù)據(jù)包，必須借助以太網(wǎng)控制器，系統(tǒng)采用公司推出多年的網(wǎng)絡(luò)芯片。芯片是一款應(yīng)用廣泛的網(wǎng)絡(luò)芯片，支持以協(xié)議模塊取出首部信息，然后根據(jù)首部協(xié)議的類型，將報(bào)文交給相應(yīng)的協(xié)議模塊（協(xié)議模塊、協(xié)議模塊和協(xié)議模塊）處理；最后協(xié)議模塊或協(xié)議模塊收到報(bào)文后，取出首部進(jìn)行處理，丟棄該報(bào)文。）筍斷報(bào)文封裝的上層協(xié)議類型，調(diào)用相應(yīng)處理程序。系統(tǒng)中報(bào)文封裝的上層協(xié)議有用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議、傳輸控制協(xié)議和差錯控制報(bào)文。太網(wǎng)和，并將用戶數(shù)據(jù)交給應(yīng)用程序處理。以太網(wǎng)

5、卡驅(qū)動程序結(jié)語與單片機(jī)接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口層是協(xié)議棧與以太本文主要研究了一種基于單片機(jī)的通的數(shù)據(jù)線。與網(wǎng)設(shè)備的驅(qū)動程序之間的接口。網(wǎng)絡(luò)接口信系統(tǒng)，解決了單片機(jī)與相互通信的（口）相連。在驅(qū)動的過程中，需要控制它的個(gè)寄存器，硬件上只需要根地址線。考慮蜀地址的連續(xù)性，在設(shè)計(jì)中用【】作為地址線與的（口鎖存后的信號）連接，經(jīng)反相后與相連，故的尋址空間為層主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。主要通過以下個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)。（）初始化函數(shù)初始化函數(shù)主要是對相關(guān)的寄存器進(jìn)行配置，這些寄存器包括、，、，、和等。的難題。隨著的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化的單片機(jī)將會更廣泛地應(yīng)用在家庭和工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)【李明，康靜秋，賈智平嵌入式協(xié)議棧的研究與

6、開發(fā)計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，（）發(fā)送函數(shù)【 ；軟件設(shè)計(jì)協(xié)議實(shí)際上就是在物理網(wǎng)上的一組完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。是一個(gè)四層協(xié)議，即由應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層組成。首先，把數(shù)據(jù)包按規(guī)定的以太網(wǎng)幀格式封裝好，并將其放在外部中，然后，通過遠(yuǎn)程把封裝好的數(shù)據(jù)包寫入到的內(nèi)部數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)中最后，通過的本地將數(shù)【】楊金巖，等單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接口擴(kuò)展技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例【北京：人民郵電出版社，協(xié)議工作過程據(jù)送入進(jìn)行發(fā)送。協(xié)議工作過程主要包括發(fā)送數(shù)據(jù)過程和接收數(shù)據(jù)過程。（）發(fā)送數(shù)據(jù)過程發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，如果選擇的是協(xié)議，則應(yīng)用程序?qū)⒂脩魯?shù)據(jù)交給協(xié)議模塊處理，協(xié)議模塊在用戶數(shù)據(jù)前面加上首部信息后封裝成報(bào)文段，如果選擇的是協(xié)議，則將用戶數(shù)

7、據(jù)交給（）接收函數(shù)首先，由本地將需要接收的數(shù)據(jù)包存入到接收緩沖環(huán)中，這由自動完成只需對相關(guān)的寄存器如，、和進(jìn)行設(shè)置即可。其次由遠(yuǎn)程將接收緩沖環(huán)中的數(shù)據(jù)包寫入到外部中，當(dāng)收到一個(gè)完整的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)蠶而而而萬方數(shù)據(jù)基于單片機(jī)的通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次數(shù)：韋振遠(yuǎn)吉林大學(xué)珠海學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)系廣東珠海,S19041科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION HERALD2008，(27)0次參考文獻(xiàn)(3條)1.李明.康靜秋.賈智平 嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的研究與開發(fā)期刊論文-計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用 200

8、2(16)2.RTL8019AS Datasheet3.楊金巖 8051單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接口擴(kuò)展技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例 2005相似文獻(xiàn)(10條)1.期刊論文 劉恩濤.王沁 單片機(jī)中TCP/IP協(xié)議子集的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) -計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)2004,25(12)集成了TCP/IP協(xié)議子集的單片機(jī)具有較高的應(yīng)用價(jià)值,較好地解決了工控單片機(jī)使用串行通訊機(jī)制時(shí)存在的問題.設(shè)計(jì)中將TCP/IP協(xié)議子集、80C52單片機(jī)和RTL8019AS以太網(wǎng)卡芯片相結(jié)合,利用C語言編寫系統(tǒng)控制程序及底層硬件驅(qū)動,在80C52單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議子集.此設(shè)計(jì)有效地降低了成本,通訊高速可靠,精簡實(shí)用,易于操作與組建網(wǎng)絡(luò).2.

9、期刊論文 彭龑.PENG Yan 基于單片機(jī)嵌入式TCP/IP上網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) -四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）2007,20(5)文章中給出了基于單片機(jī)嵌入式TCP/IP上網(wǎng)的解決方案.包括對以太網(wǎng)接口硬件設(shè)計(jì),以及基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)卡控制器的驅(qū)動和TCP/IP協(xié)議軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)嵌入式TCP/IP上網(wǎng).3.期刊論文 華曉鳴.Hua Xiao-ming 嵌入式TCP/IP協(xié)議在單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用 -金卡工程2007,11(3)本文介紹了嵌入式TCP/IP協(xié)議在單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù).將TCP/IP協(xié)議嵌入式單片機(jī)中,借助網(wǎng)卡芯片RTL8019AS實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)在局域網(wǎng)內(nèi)和

10、通過局域網(wǎng)在互聯(lián)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.4.學(xué)位論文 姜玲玲 基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn) 2005本文研究了嵌入式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)，開發(fā)了利用增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用系統(tǒng)，借助無線通信模塊實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)在Internet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)中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。 本系統(tǒng)所使用的單片機(jī)是一款將可編程系統(tǒng)器件PSD和8032微控制器集成一體的功能強(qiáng)大的新型高速單片機(jī)STuPSD3200系列單片機(jī)，這款單片機(jī)既滿足了

11、系統(tǒng)對資源的要求又簡化了系統(tǒng)的外圍電路。為了系統(tǒng)開發(fā)的便利采用了InsightME-3200仿真器及高性能集成開發(fā)環(huán)境MedWin。 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的技術(shù)難點(diǎn)在于：如何利用單片機(jī)自身有限的資源實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的協(xié)議和狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換，同時(shí)保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，使之可以在Internet上傳輸IP數(shù)據(jù)包。由于TCP/IP協(xié)議比較復(fù)雜，受單片機(jī)內(nèi)存和速度限制，如何將TCP/IP協(xié)議簡化是本文所要研究和解決的重點(diǎn)問題。 為增強(qiáng)程序的可移植性，本文中所有代碼都是由C語言編寫的，并采用分層的結(jié)構(gòu)，從底到上分別為：IP協(xié)議層、TCP協(xié)議層與應(yīng)用層。上層函數(shù)的實(shí)現(xiàn)需要應(yīng)用到底層函數(shù)，而底層函數(shù)的任務(wù)就是為上

12、層函數(shù)提供服務(wù)，最終完成應(yīng)用層任務(wù)傳送數(shù)據(jù)。 本課題采用包嗅探器Sniffer對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤分析，并驗(yàn)證協(xié)議棧程序的正確性。 本研究成果已經(jīng)應(yīng)用于交通部科技項(xiàng)目水上交通安全信息系統(tǒng)中。5.學(xué)位論文 侯昉 基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)測控系統(tǒng) 2004將嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,構(gòu)造能與網(wǎng)絡(luò)相連接的智能節(jié)點(diǎn),是目前控制、通訊、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的研究熱點(diǎn).這種智能節(jié)點(diǎn)可以是復(fù)雜昂貴的工業(yè)實(shí)時(shí)控制設(shè)備,也有可能是小巧經(jīng)濟(jì)可以接入Internet的智能家電.該文的工作致力于將嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)uC/OS-和應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP協(xié)議相結(jié)合,移植到51系列單片機(jī)

13、上.這樣的系統(tǒng)由內(nèi)置64K程序Flash存儲器的WinbondW5168EBP單片機(jī),32K擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器和RTL8019AS以太網(wǎng)絡(luò)接口控制芯片構(gòu)成.該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是在8位單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)了HTTP協(xié)議.系統(tǒng)配置成功后,成為局域網(wǎng)中有獨(dú)立IP地址的一個(gè)節(jié)點(diǎn).局域網(wǎng)中的任一一臺PC在IE瀏覽器的地址欄輸入配置給系統(tǒng)的IP地址,就可以訪問到存儲在該系統(tǒng)中的超文本頁面.通過對頁面上的控制按鈕進(jìn)行直接操作,可以達(dá)到控制系統(tǒng)電平輸出的目的.連入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的PC只要能夠運(yùn)行IE瀏覽器,不要進(jìn)行任何其他軟件設(shè)置和添加任何其他硬件設(shè)備,就具備了對測控設(shè)備進(jìn)行操作的能力.單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)TCP/IP的意義和價(jià)值在于:將

14、原來孤立的控制單元改造成能夠融合進(jìn)控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn).同時(shí),以太網(wǎng)上運(yùn)行的TCP/IP協(xié)議是一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn),它并不由某個(gè)廠商所控制.開放性和公開性使得開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)成為可能.該論文研究實(shí)現(xiàn)的基于RTOS和TCP/IP協(xié)議的分布式單片機(jī)測控系統(tǒng),主要做了以下幾個(gè)方面的工作:1實(shí)現(xiàn)了公開源碼的嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-在51系列單片機(jī)Winbond W78E516BP上的移植,修正了參考資料普遍存在的錯誤.(見該文2.9小節(jié),p27-28):2通過合理選擇,實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議棧中的部分內(nèi)容.值得重點(diǎn)指出的是用8位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了HTTP協(xié)議,從而使得單片機(jī)成為了可以用IE瀏覽器直

15、接訪問的節(jié)點(diǎn);3分析了基于TCP/IP協(xié)議的分布式單片機(jī)測控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作性能,進(jìn)行了延遲時(shí)間的試驗(yàn)測試.提出了工業(yè)以太網(wǎng)的性能敏感因素和改進(jìn)辦法;4系統(tǒng)在船舶電站仿真系統(tǒng)中用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程控制.6.期刊論文 吳旻.WU Min 嵌入式TCP/IP協(xié)議單片機(jī)在網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用 -儀器儀表用戶2008,15(3)在網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)傳輸中,將TCP/IP協(xié)議嵌入到AT89C51單片機(jī)中,借助CS8900網(wǎng)卡芯片實(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,用戶終端通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)通信.7.期刊論文 余少華.馬文麗.姚文娟.鄭文嶺 雙單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中TCP/I

16、P網(wǎng)絡(luò)模塊的實(shí)現(xiàn) -自動化儀表2005,26(9)介紹了一種使用雙單片機(jī)的多通道的毛細(xì)管電泳芯片檢測系統(tǒng),詳述了從單片機(jī)如何通過網(wǎng)卡芯片RTL8019AS,通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接,闡述了在雙單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模塊的實(shí)現(xiàn)方法.對于儀器的網(wǎng)絡(luò)化及其意義進(jìn)行了討論.8.期刊論文 王禹橋.李威.王愛兵.Wang Yuqiao.Li Wei.Wang Aibing 基于嵌入式TCP/IP協(xié)議單片機(jī)的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng) -微計(jì)算機(jī)信息2006,22(14)本文系統(tǒng)介紹了雜散電流的產(chǎn)生及危害及嵌入式TCP/IP協(xié)議單片機(jī)系統(tǒng)接入Internet網(wǎng)絡(luò)的方法,并組建了基于嵌入式TCP/

17、IP協(xié)議單片機(jī)的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng),并對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了通訊誤碼率和測試精度的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.結(jié)果表明,該系統(tǒng)在雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用效果較好,具有可靠性高,成本低等優(yōu)點(diǎn).9.期刊論文 黃訓(xùn)誠.HUANG Xun-cheng 基于RTL8019AS的單片機(jī)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信 -微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)2005,22(3)介紹了以太網(wǎng)控制器芯片RTL8019AS,并將TCP/IP協(xié)議嵌入通用單片機(jī)中,通過RTL8019AS實(shí)現(xiàn)了智能設(shè)備和儀表在局域網(wǎng)/因特網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸.文中給出系統(tǒng)硬件原理框圖和有關(guān)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的程序代碼,對系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)做了闡述,并給出了驗(yàn)證結(jié)果.10.期刊論文 趙國鋒.邱作雨.張毅.ZHAO Guo-feng.QIU