基于單片機的以太網絡接入系統的實現及網絡性能分析

　　TCP／IP協議的4層模型中，鏈路層部分由RTL8019AS完成，網絡層和傳輸層由單片機來處理，應用層則根據需要可以在單片機內完成，也可以由單片機轉給用戶或終端設備完成。
　　在單片機的程序處理中，主要有完整的ARP、RARP協議模塊，UDP協議模塊，其它協議根據需要取舍，完成系統要求，網絡芯片的初始化是必須的，對RTL8019AS各寄存器的配置正確，才能使硬件正常工作。
4．2　用戶終端程序設計
　　為了實現對嵌入TCP／IP的單片機通信系統設備的控制，筆者用VC＋＋6．0在用戶終端PC上編寫一個數據傳輸的應用程序。通常采用Winsock編程，先創建一個套接字，綁定IP地址和端口號，使用UDP數據報，與嵌入TCP／IP單片機系統的套接字建立連接，當有網絡數據到達時，VC＋＋響應 Receive（）消息，讀取數據并處理；當用戶需要控制嵌入式設備，調用Send（）函數發送控制命令或數據。
　　在調試試驗中，PC機上采用Sniffer軟件來監視（或截獲）PC機同單片機之間通信的TCP／IP協議包數據流，測試系統的性能，取得了滿意的效果。
5　系統性能分析　　
　　網絡性能的主觀評價可以用如下的指標來體現：容量、利用率、最優利用率、吞吐量、可供負載、精確度、效率、延遲、延遲變化量、響應時間等。網絡性能的最終表現形式就是最終用戶在使用過程中的主觀評價。
　　下面主要從各網絡層對系統性能的影響分別進行分析：
　　（1）物理層、數據鏈路層性能。從系統的硬件上看，這兩層的功能主要由RTL8019AS完成，每幀最大傳輸包為1K字節，但是數據的讀寫都是由單片機完成，所以整個系統的帶寬受到單片機速度的限制，文中設計系統理論最大帶寬為8Mbps，最優利用率為3～4Mbps。
　　（2）網絡層性能。在這里主要考慮傳輸協議的選擇。對于使用有重傳機制的TCP協議，意味著在
網絡環境惡劣的情況下，存在大量的數據報重傳，降低了網絡利用率，同時還有很大的延時。在系統的具體應用中，采用UDP協議滿足了數據采集的實時性要求，對于丟包現象，可以在應用層上采取必要的控制策略加以改善。
　　（3）應用層性能。主機、服務器、應用協議構成網絡應用層性能的三要素。主機和服務器是網絡連接的兩端，應用協議是網絡連接的兩端數據傳輸過程的一個約定。方案采用在以太網嵌入系統中運行一個套接字程序作為服務器，應用RS－485通訊協議對遠程設備控制和數據采集。這個過程中，網絡服務器的性能問題影響最大：服務器的負載、請求隊列過長、協議參數設置不當等等。
6　結束語　　
　　以太網的低成本、開放性、廣泛的開發和應用軟件、硬件支持，使得這種嵌入了 TCP／IP協議的單片機數據通信系統，具有成本低、硬件少、運行穩定可靠、傳輸速度快、開發周期短等優點，有著廣泛的應用前景，特別是數據采集、數據傳輸等遠程監控領域，以及智能家電的網絡信息化方面。目前，該系統在變電站監控系統、遠程數據采集系統中得到成功應用。