基于TCP/IP的浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸控制

通過(guò)Wiznet公司為W3100A專門(mén)提供的Socket API函數(shù)，可使網(wǎng)絡(luò)通訊的軟件設(shè)計(jì)更加方便。首先初始化W3100A的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，即在相應(yīng)的寄存器中設(shè)置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼、本機(jī)物理地址和IP地址，然后建立Socket連接以實(shí)現(xiàn)通訊。整個(gè)過(guò)程與Windows Socket編程十分類似。

建立TCP連接的流程如圖 9所示。首先完成芯片的TCP/IP初始化，設(shè)置相應(yīng)通道如0通道的協(xié)議選擇寄存器C0_SPOR為0X01；選擇TCP協(xié)議，執(zhí)行通道0命令寄存器C0_CR中的sock_init命令位， 同時(shí)將C0_TW_PR、C0_TR_PR及C0_TA_PR置成同一值；然后執(zhí)行C0_CR的connect和listen命令位，此時(shí)TCP連接就建立起來(lái)。

W3100A內(nèi)部的16KB的雙口RAM作為數(shù)據(jù)發(fā)送和接收緩沖。其中0x4000～0x5FFF的地址空間是發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，0x6000～0x7FFF的地址空間是接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。MCU程序?qū)⒁l(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送緩沖區(qū)，并從接收緩沖區(qū)讀出收到的數(shù)據(jù)。當(dāng)成批的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，一定要先查詢1次發(fā)送數(shù)據(jù)指針，從而計(jì)算出可以利用的發(fā)送緩沖區(qū)的大小。圖 10示意了TCP數(shù)據(jù)發(fā)送的程序流程。數(shù)據(jù)接收的過(guò)程與發(fā)送過(guò)程類似，在此不再贅述。

4、測(cè)試及分析

功能測(cè)試的關(guān)鍵在于對(duì)系統(tǒng)的可用性及穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為此，建立了一個(gè)簡(jiǎn)化通訊網(wǎng)絡(luò)，采用PC機(jī)作為通訊網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)終端，浮標(biāo)作為另一終端。通過(guò)測(cè)試兩者間的通訊情況來(lái)實(shí)驗(yàn)本系統(tǒng)功能。

　　首先，測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連接情況。作為必要的IP實(shí)驗(yàn)，由PC機(jī)將PING命令發(fā)送給浮標(biāo)，PC機(jī)顯示結(jié)果如圖 11所示。

在局域網(wǎng)暢通的情況下，理論上0字節(jié)的PING請(qǐng)求平均響應(yīng)時(shí)間為1ms，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)連接的正常。

通過(guò)大量轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的方法測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定性。由PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)至浮標(biāo)，浮標(biāo)將數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)發(fā)回PC機(jī)，PC機(jī)比較發(fā)出數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)，以判斷誤碼情況。室溫條件下，通訊距離100米，進(jìn)行三組各持續(xù)10小時(shí)的收發(fā)實(shí)驗(yàn)，無(wú)丟包現(xiàn)象，誤碼率10-9，符合設(shè)計(jì)要求。要指出的是，由于海況及通訊距離的不同，系統(tǒng)的傳輸誤碼率將有所不同，但在多數(shù)情況下該系統(tǒng)作為指令收發(fā)的通道是完全可靠的。

5、結(jié)論

TCP/IP協(xié)議在浮標(biāo)系統(tǒng)中的應(yīng)用極大的增強(qiáng)了浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性及可擴(kuò)展性。本設(shè)計(jì)采用MSP430微控制器及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧W3100A很好地實(shí)現(xiàn)了浮標(biāo)系統(tǒng)的低功耗網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，為水聲信道匹配基礎(chǔ)研究提供了理想的網(wǎng)絡(luò)通訊保障。同時(shí)本設(shè)計(jì)也可以嵌入到其它設(shè)備中，如野外測(cè)量?jī)x器、車載系統(tǒng)等，為更多的嵌入式系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)，具有非常廣闊的應(yīng)有前景。