嵌入式TCP/IP協(xié)議單片機(jī)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信中應(yīng)用

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。
·PORT0(0000H)
發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時，CPU通過PORT0傳遞數(shù)據(jù)。
·TXCMD(0004H)
發(fā)送控制寄存器，如果寫入數(shù)據(jù)00C0H，那么網(wǎng)卡芯片在全部數(shù)據(jù)寫入后開始發(fā)送數(shù)據(jù)。
·TXLENG(0006H)
發(fā)送數(shù)據(jù)長度寄存器，發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先寫入發(fā)送數(shù)據(jù)長度，然后將數(shù)據(jù)通過PORT0寫入芯片。

以上為幾個最主要的工作寄存器(為16位)，CS8900支持8位模式，當(dāng)讀或?qū)?6位數(shù)據(jù)時，低位字節(jié)對應(yīng)偶地址，高位字節(jié)對應(yīng)奇地址。例如，向TXCMD中寫入00C0H，則可將00h寫入305H，將C0H寫入304H。
系統(tǒng)工作時，應(yīng)首先對網(wǎng)卡芯片進(jìn)行初始化，即寫寄存器LINECTL、RXCTL、RCCFG、BUSCT。發(fā)數(shù)據(jù)時，寫控制寄存器TXCMD，并將發(fā)送數(shù)據(jù)長度寫入TXLENG，然后將數(shù)據(jù)依次寫入PORT0口，如將第一個字節(jié)寫入300H,第二個字節(jié)寫入301H，第三個字節(jié)寫入300H，依此類推。網(wǎng)卡芯片將數(shù)據(jù)組織為鏈路層類型并添加填充位和CRC校驗送到網(wǎng)絡(luò)。同樣，單片機(jī)查詢ISO的數(shù)據(jù)，當(dāng)有數(shù)據(jù)來到后，讀取接收到的數(shù)據(jù)幀。讀數(shù)據(jù)時，單片機(jī)依次讀地址300H,301H,300H,301H．．．。

3.2 單片機(jī)工作流程
如圖2所示，單片機(jī)首先初始化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)卡的IP地址和物理地址存在X25045中，單片機(jī)復(fù)位后首先調(diào)取這些數(shù)據(jù)以初始化網(wǎng)絡(luò)。

單片機(jī)主要完成數(shù)據(jù)的解包打包。當(dāng)有數(shù)據(jù)從RJ45過來，單片機(jī)對數(shù)據(jù)報進(jìn)行分析，如果是ARP(物理地址解析)數(shù)據(jù)包，則程序轉(zhuǎn)入ARP處理程序(因為在網(wǎng)絡(luò)上正是ARP協(xié)議將IP地址和物理地址相映射)。如果是IP數(shù)據(jù)包且傳輸層使用UDP協(xié)議，端口正確，則認(rèn)為數(shù)據(jù)報正確，數(shù)據(jù)解包后，將數(shù)據(jù)部分通過串口輸出。反之，如果單片機(jī)從串口收到數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)按照UDP協(xié)議格式打包，送入CS8900，由CS8900將數(shù)據(jù)輸出到局域網(wǎng)中。

可以知道，單片機(jī)主要處理協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，鏈路層部分由CS8900完成。因單片機(jī)將數(shù)據(jù)接收后完整不變地通過串口輸出，所以將應(yīng)用層交付用戶來處理，用戶可以根據(jù)需求對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
在單片機(jī)的程序處理中，包含了完整的APR地址解析協(xié)議。通過在單片機(jī)中正確設(shè)置網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了通過局域網(wǎng)單片機(jī)與外部因特網(wǎng)上的終端設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。

4 應(yīng)用
這種嵌入了TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)系統(tǒng)板，具有成本低、硬件少、占用面積少、傳輸速度快、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。適用于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，有著廣泛的應(yīng)用前景，特別是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。目前，在屏幕板數(shù)據(jù)成像、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中被使用。

參考文獻(xiàn)
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3 Postel， J． Internet Protocol． RFC 760 USC/Information Sciences Institute,January 1980．
4 Postel，J． User Datagram Protocol． RFC 768 USC/Information Sciences Institute，August 1980．

5. X25045 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/X25045_722886.html.