嵌入式TCP/IP協議單片機技術在網絡通信中應用

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)。
·LINECTL(0112H)
LINECTL決定CS8900的基本配置和物理接口。在本系統中，設置初始值為00d3H，選擇物理接口為10BASE－T，并使能設備的發送和接收控制位。
·RXCTL(0104H)
RXCTL控制CS8900接收特定數據報。設置RXTCL的初始值為0d05H，接收網絡上的廣播或者目標地址同本地物理地址相同的正確數據報。
·RXCFG(0102H)
RXCFG控制CS8900接收到特定數據報后會引發接收中斷。RXCFG可設置為0103H，這樣當收到一個正確的數據報后，CS8900會產生一個接收中斷。
·BUSCT(0116H)
BUSCT可控制芯片的I/O接口的一些操作。設置初始值為8017H,打開CS8900的中斷總控制位。
·ISQ(0120H)
ISQ是網卡芯片的中斷狀態寄存器，內部映射接收中斷狀態寄存器和發送中斷狀態寄存器的內容。
·PORT0(0000H)
發送和接收數據時，CPU通過PORT0傳遞數據。
·TXCMD(0004H)
發送控制寄存器，如果寫入數據00C0H，那么網卡芯片在全部數據寫入后開始發送數據。
·TXLENG(0006H)
發送數據長度寄存器，發送數據時，首先寫入發送數據長度，然后將數據通過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，當讀或寫16位數據時，低位字節對應偶地址，高位字節對應奇地址。例如，向TXCMD中寫入00C0H，則可將00h寫入305H，將C0H寫入304H。
系統工作時，應首先對網卡芯片進行初始化，即寫寄存器LINECTL、RXCTL、RCCFG、BUSCT。發數據時，寫控制寄存器TXCMD，并將發送數據長度寫入TXLENG，然后將數據依次寫入PORT0口，如將第一個字節寫入300H,第二個字節寫入301H，第三個字節寫入300H，依此類推。網卡芯片將數據組織為鏈路層類型并添加填充位和CRC校驗送到網絡。同樣，單片機查詢ISO的數據，當有數據來到后，讀取接收到的數據幀。讀數據時，單片機依次讀地址300H,301H,300H,301H．．．。

3.2 單片機工作流程
如圖2所示，單片機首先初始化網絡設備。網卡的IP地址和物理地址存在X25045中，單片機復位后首先調取這些數據以初始化網絡。

單片機主要完成數據的解包打包。當有數據從RJ45過來，單片機對數據報進行分析，如果是ARP(物理地址解析)數據包，則程序轉入ARP處理程序(因為在網絡上正是ARP協議將IP地址和物理地址相映射)。如果是IP數據包且傳輸層使用UDP協議，端口正確，則認為數據報正確，數據解包后，將數據部分通過串口輸出。反之，如果單片機從串口收到數據，則將數據按照UDP協議格式打包，送入CS8900，由CS8900將數據輸出到局域網中。

可以知道，單片機主要處理協議的網絡層和傳輸層，鏈路層部分由CS8900完成。因單片機將數據接收后完整不變地通過串口輸出，所以將應用層交付用戶來處理，用戶可以根據需求對收到的數據進行處理。
在單片機的程序處理中，包含了完整的APR地址解析協議。通過在單片機中正確設置網關、子網掩碼等參數，實現了通過局域網單片機與外部因特網上的終端設備的數據通信。

4 應用
這種嵌入了TCP/IP協議的單片機系統板，具有成本低、硬件少、占用面積少、傳輸速度快、使用方便等優點。適用于現有的網絡傳輸系統，有著廣泛的應用前景，特別是數據采集、數據傳輸領域。目前，在屏幕板數據成像、遠程數據采集系統中被使用。

參考文獻
1 Douglas E.comer David L．Stevens著． 張 娟， 王海譯． 用 TCP/IP進行網際互連．北京：電子工業出版社，1998
2 雷 斌，楊建華，黃超．Visual C++6.0網絡編程技術．北京：人民郵電出版社，2000
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.