嵌入式TCP/IP協議單片機技術在網絡通信中的應用
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關鍵詞：TCP/IP協議 單片機 因特網 局域網 網卡芯片
在因特網上，TCP/IP協議每時每刻保證了數據的準確傳輸。在數據采集領域，如何利用TCP/IP協議在網絡中進行數據傳輸成為一個炙手可熱的話題。在本系統中，筆者利用TCP/IP協議中的UDP（用戶數據報協議）、IP（網絡報文協議）、ARP（地址解析協議）及簡單的應用層協議成功地實現了單片機的網絡互連，既提高了數據傳輸的速度，又保證了數據傳輸的正確性，同時也擴展了數據傳輸的有效半徑。
1 TCP/IP協議簡介
TCP/IP協議是一套把因特網上的各種系統互連起來的協議組，保證因特網上數據的準確快速傳輸。參考開放系統互連（OSI）模型，TCP/IP通常采用一種簡化的四層模型，分別為：應用層、傳輸層、網絡層、鏈路層。
（1）應用層
網絡應用層要有一個定義清晰的會話過程，如通常所說的Http、Ftp、Telnet等。在本系統中，單片機系統傳遞來自Ethernet和數據終端的數據，應用層只對大的數據報作打包拆報處理。
（2）傳輸層
傳輸層讓網絡程序通過明確定義的通道及某些特性獲取數據，如定義網絡連接的端口號等，實現該層協議的傳輸控制協議TCP和用戶數據協議UDP。在本系統中使用UDP數據報協議。
（3）網絡層
網絡層讓信息可以發送到相鄰的TCP/IP網絡上的任一主機上，IP協議就是該層中傳送數據的機制。同時建立網絡間的互連，應提供ARP地址解析協議，實現從IP地址到數據鏈路物理地址的映像。
（4）鏈路層
由控制同一物理網絡上的不同機器間數據傳送的底層協議組成，實現這一層協議的協議并屬于TCP/IP協議組。在本系統中這部分功能由單片機控制網卡芯片CS8900實現。
2 硬件框圖
如圖1所示，系統提供RJ45接口連接Ethernet網絡，并且提供一個串口給用戶使用。系統板可以將從Ethernet上過來的IP數據報解包后送給串口，也可將從串口過來的數據封裝為IP包送到局域網中。外部RAM使用61C1024（128KB），從而為數據處理提供了很大的緩存；使用E2PROM——X25045，既可以作為看門狗使用，也可以將IP地址、網卡物理地址和其他參數保存在里面。
CS8900芯片是Cirrus Logic公司生產的一種局域網處理芯片，它的封裝是100-pin TQFP，內部集成了在片RAM、10BASE-T收發濾波器，并且提供8位和16位兩種接口，本文只介紹它的8位模式。
NE103是一種脈沖變壓器，在CS8900的前端對網絡信號進行脈沖波形變換。
3 工作原理
3.1 CS8900的工作原理
CS8900與單片機按照8位方式連接，網卡芯片復位后默認工作方式為I/O連接，基址是300H，下面對它的幾個主要工作寄存器進行介紹（寄存器后括號內的數字為寄存器地址相對基址300H的偏移量）。
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