基于TCP/IP的浮標網絡通信系統設計

3.2 網絡傳輸控制

通過Wiznet公司為W3100A專門提供的Socket API函數，可使網絡通訊的軟件設計更加方便。首先初始化W3100A的網絡設置，即在相應的寄存器中設置默認網關、子網掩碼、本機物理地址和IP地址，然后建立Socket連接以實現通訊。整個過程與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，設置相應通道如0通道的協議選擇寄存器C0_SPOR為0X01；選擇TCP協議，執行通道0命令寄存器C0_CR中的sock_init命令位， 同時將C0_TW_PR、C0_TR_PR及C0_TA_PR置成同一值；然后執行C0_CR的connect和listen命令位，此時TCP連接就建立起來。

W3100A內部的16KB的雙口RAM作為數據發送和接收緩沖。其中0x4000～0x5FFF的地址空間是發送數據緩沖區，0x6000～0x7FFF的地址空間是接收數據緩沖區。MCU程序將要發送的數據寫入發送緩沖區，并從接收緩沖區讀出收到的數據。當成批的數據發送時，一定要先查詢1次發送數據指針，從而計算出可以利用的發送緩沖區的大小。圖 10示意了TCP數據發送的程序流程。數據接收的過程與發送過程類似，在此不再贅述。

4、測試及分析

功能測試的關鍵在于對系統的可用性及穩定性進行實驗。為此，建立了一個簡化通訊網絡，采用PC機作為通訊網絡的一個終端，浮標作為另一終端。通過測試兩者間的通訊情況來實驗本系統功能。

　　首先，測試網絡連接情況。作為必要的IP實驗，由PC機將PING命令發送給浮標，PC機顯示結果如圖 11所示。

在局域網暢通的情況下，理論上0字節的PING請求平均響應時間為1ms，實驗結果驗證了網絡連接的正常。

通過大量轉發數據的方法測試系統穩定性。由PC機發送數據至浮標，浮標將數據直接轉發回PC機，PC機比較發出數據與接收數據，以判斷誤碼情況。室溫條件下，通訊距離100米，進行三組各持續10小時的收發實驗，無丟包現象，誤碼率10-9，符合設計要求。要指出的是，由于海況及通訊距離的不同，系統的傳輸誤碼率將有所不同，但在多數情況下該系統作為指令收發的通道是完全可靠的。

5、結論

TCP/IP協議在浮標系統中的應用極大的增強了浮標網絡的穩定性及可擴展性。本設計采用MSP430微控制器及網絡協議棧W3100A很好地實現了浮標系統的低功耗網絡通訊系統，為水聲信道匹配基礎研究提供了理想的網絡通訊保障。同時本設計也可以嵌入到其它設備中，如野外測量儀器、車載系統等，為更多的嵌入式系統提供網絡化服務，具有非常廣闊的應有前景。