【正文】 偏移量，通過和序號(hào)字段中的數(shù)值進(jìn)行求和，最終可以表示緊急數(shù)據(jù)最后一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。或者還有另一個(gè)可能，那就是某方在沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)候，它是需要通過不含任何 數(shù)據(jù)的首部去檢測收到的數(shù)據(jù)的。當(dāng)返回 來的數(shù) 值為 pcb 時(shí)，表明 已經(jīng)正常的建立了連接 ；當(dāng)返回值為 NULL 時(shí)， 表明 一個(gè)全 新的 pcb 內(nèi)存是不能被用的 。 () Struct tcp_pcb*tcp_listen(struct tcp_pcb*pcb) 該函數(shù)的功能就是當(dāng)一個(gè)正在請求的連接被接收的時(shí)候，會(huì)使之前所指定的連接開始進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)。也就是說，只有正處于監(jiān)聽狀態(tài)的連接與新來的連接連上之后，這個(gè)函數(shù)指定的回調(diào)函數(shù)才能被調(diào)用，一般來說，會(huì)在 tcp_listen（）函數(shù)調(diào)用之后才能被調(diào)用。 /* 建立通信的 TCP 控制塊 (pcb) */ tcp_bind(pcb,IP_ADDR_ANY,RS232_SERVER_PORT)。 ，允許本地連接的客戶端可以直接地訪問服務(wù)器。一般來說， RS232 的傳輸速度是比不上以太網(wǎng)的傳輸速度的，因此，當(dāng)我們想把串口接收到的數(shù)據(jù)向網(wǎng)上傳輸?shù)臅r(shí)候，就不能一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的傳送了。 (2)第二種方法是利用單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器進(jìn)行組幀，詳細(xì)的過程是：從 RS232 串口接收到的第一個(gè)字節(jié)開始進(jìn)行計(jì)時(shí)，假如在一定的時(shí)間范圍之內(nèi)（例如 20ms）沒有再接收到任何的數(shù)據(jù)，就將這之前接收到的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，封裝成一幀數(shù)據(jù)之后發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上。 第二種方法卻是非常適合做以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口的透明傳輸，通過兩個(gè)字節(jié)間的時(shí)間間隔來進(jìn)行組幀。 的初始化 第四章 軟件介紹 22 LWIP 協(xié)議棧的初始化是靠 LWIP_Init（）來實(shí)現(xiàn)的，在這過程中， udp_new（）的作用是建立一個(gè)新的 PCB 控制塊， udp_bind（）的作用是綁定一個(gè)本地的 IP 地。當(dāng) RS232 串口接收數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀 之后，就將 RS232 組幀數(shù)據(jù)傳送到 STM32 為控制器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分，然后再將 RS232 數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，最終傳送到各個(gè)客戶端。 第四章 軟件介紹 21 通過對以上兩種組幀的大概描述可以知道： 第一種組幀是需要設(shè)置合適的幀結(jié)束符的，因此在實(shí)際的工程中，這中方法是可以得到很好的運(yùn)用的，因?yàn)樵趯?shí)際工程中的協(xié)議當(dāng)中，幀結(jié)束符和一幀的長度（如 modbus協(xié)議）是運(yùn)用很廣泛的。顧名思義，組幀就是將接收到的 RS232 數(shù)據(jù)組幀，當(dāng)一幀數(shù)據(jù)接收完成之再向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)。 RS232的通訊 如今，對于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笤絹碓礁?，不僅需要速度快，而且還要求非常高的網(wǎng)絡(luò)利用率。 /* 進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài) */ tcp_accept(pcb,tcp_232_server_accept)。 TCP 服務(wù)器端的系統(tǒng)初始化函數(shù)段過程如下： 第四章 軟件介紹 20 void TCP_server_init(void) { struct tcp_pcb *pcb。當(dāng)返回的是 NULL 的時(shí)候，說明監(jiān)聽模式的連接內(nèi)存是不可用的，假如是這個(gè)結(jié)果的話，我們之前傳遞給 tcp_listen（）函數(shù)的 pcb 所占有的內(nèi)存就無法得以分配。在以上函數(shù)的原型中， pcb 表示我們準(zhǔn)備綁定的連接，ipaddr 表示綁定的 IP 地址， port 表示綁定的本地端口號(hào)。在連接創(chuàng)建完成以后，協(xié)議控制模塊（ PCB）就進(jìn)入監(jiān)聽模式了，可以直接的去連接另外一個(gè)主機(jī)，也可以等待數(shù)據(jù)接收的連接信號(hào)。 在 TCP 的報(bào)文段中，有時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)部分沒有值的狀態(tài)。 檢驗(yàn)和的范圍非常的廣，在 TCP 的首部和 TCP 數(shù)據(jù)里都分 布著，簡單的概括就是占據(jù)了整個(gè) TCP 報(bào)文段。在建立了一個(gè)新的連接的時(shí)候，我們的 SYN 標(biāo)志就會(huì)置向 1 的位置，最后加上主機(jī)的初始序號(hào) ISN 后，我們的這個(gè)主機(jī)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)序號(hào)就會(huì)變?yōu)?ISN+1 了。 首先介紹結(jié)構(gòu)圖最頂端的兩個(gè)部分，源端口號(hào)和目的端口號(hào)。 TCP 協(xié)議結(jié)構(gòu) TCP 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃允欠浅５母叩?，只有需要發(fā)送的應(yīng)用數(shù)據(jù)被拆分成比較合適的數(shù)據(jù)塊的時(shí)候， TCP 協(xié)議才會(huì)對其進(jìn)行發(fā)送。所以在傳輸數(shù)據(jù)的兩方都會(huì)預(yù)留一個(gè)接收的緩沖區(qū)，假如其中一方的接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿了，那么它會(huì)發(fā)送信號(hào)給另一方， 讓它終止數(shù)據(jù)的發(fā)送，直到緩沖區(qū)有空余的空間為止。除此之外，必須確認(rèn)數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功，這就需要接收到接收方反饋回來的信號(hào)，假如沒有得到確認(rèn)的數(shù)據(jù)，那么就需要重新發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方接收了重復(fù)的數(shù)據(jù)包就會(huì)將其丟掉，而失序包 就將被還原成正確的序列。同理，當(dāng)我們需要終止連接的時(shí)候，也必須使用 TCP 連接中斷過程來關(guān)閉連接，不然就不會(huì)達(dá)到我們希望達(dá)到的要求。取而代之的是那些協(xié)議可以直接的去調(diào)用 ip_output_if（）函數(shù)。缺省的網(wǎng)絡(luò)接口 的裝配 一般是 由人親自開啟的 時(shí)侯 ，或者是 處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的 時(shí) 侯 。 如果想要找到一個(gè)合適的網(wǎng)絡(luò)接口，我們可以利用 ip_route（）函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，它可以通過線性查找網(wǎng)絡(luò)接口列表很容易的找到我們所想要的接口。一旦我們需要的網(wǎng)絡(luò)接口確定之后，數(shù)據(jù)包就會(huì)被傳遞到 ip_output_if（）函數(shù)，而這個(gè)函數(shù)也會(huì)把發(fā)送網(wǎng)絡(luò)接口當(dāng)作一個(gè)函數(shù)自變量。我們需要的網(wǎng)絡(luò)接口已經(jīng)被安放在鏈表中并加以排序，是支持線性查詢的。在這段過程中，初始化的任務(wù)有很多，例如 ： 檢測 IP 所用的版本，還需要確定報(bào)頭的值，除此之外，要算出 和檢查報(bào)頭的 checksum 域。還有 8 位協(xié)議字段是用來記錄 IP 數(shù)據(jù)包的來源的。因此，在鏈路層是很容易出現(xiàn)大的 IP 數(shù)據(jù)包分解這種情況的。 接下來就是一個(gè) 8bit 的服務(wù)型字段，這個(gè)字段的最主要作用就是能很好的描述 IP數(shù)據(jù)包繼續(xù)的服務(wù)類型，例如：最大吞吐量，最小延時(shí)，最高可靠性等等。而 LWIP 卻只是 完成了 IP 最基礎(chǔ)的幾個(gè)性能，那就是數(shù)據(jù)包的傳遞 、 接收和轉(zhuǎn)發(fā)，但是卻 并不能對分割的 IP 包進(jìn)行發(fā)送和接收，也不能對帶有 IP選項(xiàng)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。 UDP 協(xié)議 。在內(nèi)存池里面進(jìn)行內(nèi)存管理，一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以很好的防止內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，而且它的內(nèi)存分配和釋放效 率會(huì)更高，相反，它的 缺點(diǎn)就是浪費(fèi)部分的內(nèi)存。假如多個(gè)線程同時(shí)在進(jìn)行內(nèi)存的申請和釋放的時(shí)，申請所耗時(shí)間一定會(huì)延長的，因?yàn)槎鄠€(gè)信號(hào)量會(huì)出現(xiàn) 等待狀態(tài)。這樣一來，返回的內(nèi)存就會(huì)出現(xiàn)“沒有”初始化的。所以為了能夠減少內(nèi)存碎片，比較好的方法就是分配 釋放 分配釋放。分配器可以對每個(gè)節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行必要的檢查，看看它前后會(huì)不會(huì)有空閑的內(nèi)存塊，如果找到了 空閑的內(nèi)存塊 ，就會(huì) 將它們合并在一起，形成一個(gè)相對較大的空閑內(nèi)存塊了 。 內(nèi)存堆的分配 聽起來似乎很難理解 ，但是它的原理其實(shí) 很簡單， 說得通俗易懂的話，就是在數(shù)據(jù)傳輸之前，先確定 好 一個(gè) 內(nèi)存大小的模塊 ，然后對其進(jìn)行管理。這樣就可以很好的保證數(shù)據(jù)的正常傳輸了。假如沒能找到網(wǎng)絡(luò)接口的 IP 地址與我們所傳進(jìn)的數(shù)據(jù)包的目的地址相同，這個(gè)包就應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)，可以利用函數(shù) ip_forward（）對包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。除此之外， if 還定義了一些狀態(tài)回調(diào)函數(shù)，只有當(dāng)配置了該功能時(shí)，才會(huì)使用。 pbuf 結(jié)構(gòu)體定義 LWIP 協(xié)議棧中的數(shù)據(jù)包是用 pbuf 結(jié)構(gòu)體來進(jìn)行定義的，該結(jié)構(gòu)體的主要定義如下面所述： Struct pbuf{ Struct pbuf*next； Void*payload； u16_t tot_len； u16_t len； u8_t type； u8_t flags； u16_t ref； ｝ Next 指針 的作用主要是 指向下一個(gè) 需要用到的 pbuf 數(shù)據(jù)包 ，其中， 當(dāng)你要運(yùn)用當(dāng)前的數(shù)據(jù)包的時(shí)候，就需要用到 payload 指針， 而當(dāng)前的 pbuf 長度則需要 totl_en 來表示，第四章 軟件介紹 12 在 pbuf 鏈中接下來的 pbufs 的所有 len 領(lǐng)域的總數(shù) 也是需要 totl_en 來表示的 ， 然而當(dāng)前 pbuf 的長度 則是需要利用 len 來表示的 ， flags 和 type 表示的是 pbuf 的類型，具體來說， pbuf 具有三種類型，分別是 pbuf ram、 pbuf rom 和 pbuf pool， ref 則包含一個(gè)參考計(jì)數(shù)。 LWIP 協(xié)議 其實(shí) 主要是一種 專門適用于嵌入式系統(tǒng)的 TCP/IP 協(xié)議棧 ， 它的通俗意思 就是大家都熟悉的 Light Weight（輕型） IP 協(xié)議，在運(yùn)行的范圍方面，即可以移植到操作系統(tǒng)上運(yùn)行，也可以在沒有操作系統(tǒng)的情況下獨(dú)立的運(yùn)行。下面是 STM32 芯片與 DP83848C 芯片的以太網(wǎng)接口硬件連接圖： 圖 36 STM32F107 以太網(wǎng)接口硬件連線設(shè)計(jì) RS232通訊電路設(shè)計(jì) 一般來說， STM32F107 芯片 的接口電路的電平為 1TL，但是標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 電平是采用負(fù)邏輯形式的，顯然和 1TL 與 COMS 電平是完全不一樣的，且規(guī)定 +3+15v 間的電平為第三章 網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì) 10 邏輯“ 0”電平，而 315v 間的電平為邏輯“ 1”電平。一般來說，復(fù)位電路有兩個(gè)作用，即可以對系統(tǒng)上電進(jìn)行復(fù)位，又可以在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過按鍵來進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。因此，我們選取 SPX1117 芯片來實(shí)現(xiàn)對 STM32 芯片 電壓的轉(zhuǎn)換， SPX 芯片是一種常用的 穩(wěn)壓芯片，能夠產(chǎn)生 的穩(wěn)壓電源，對我們系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重 要。對于 STM32F107 開發(fā)板來說，供電方式一般有兩種：第一種是 5v 電源適配器進(jìn)行供電；第二種是 USB 串口進(jìn)行供電。這樣一來，我們的 以太網(wǎng)就可以很容易地通過 STM32F107 芯片與 RS232 之間形成信息交換了。它主要是以 CotexM3 內(nèi)核 為基礎(chǔ)而存在 的 32 位閃存微控制器， 它所采用的指令也是非常的高 端，是一種 高代碼 、 高性能密度的指令集， 除此之外，還運(yùn)用到了一個(gè)叫作 緊藕合嵌套向量中斷控制器。顯然，盡量的減少對外圍電路的設(shè)計(jì)，會(huì)減少我們設(shè)計(jì)的一大部分時(shí)間。模擬功能一般包含 2個(gè) DAC，還有完整的電源監(jiān)控功能。 低功耗模式的靈活電源 ，還有時(shí)鐘管理。 OTG PHY 的 USB OTG 全速的接口，所以，具有 USB 主機(jī)的功能，不再需要外置的 USB OTG 或 PHY. PLL 模塊 ， 配有 高級(jí) 的 時(shí)鐘配置方案 為外設(shè)提供服務(wù) ， 目的就是為了更加的 靈活 ，而 且成本 也會(huì)更加的優(yōu)化。 以上介紹的接口都是可以通過 各個(gè)復(fù)用功能 的作用，最終映射到不同的引腳上去的，其目的就是為了 能 在設(shè)計(jì)中 更好的 去 開發(fā)利用。 它 的 功能 非常的 齊全 ， 特點(diǎn)也是非常的顯著，比如說：調(diào)試成本低，中斷延遲時(shí)間短，門數(shù)少等等。 在使用的過程中 ，一般 多達(dá) 9 路 的 信 號(hào) RMII和 17 路 的 信號(hào) MII, STM32F107 的無關(guān)介質(zhì)端口 是可以被物理設(shè)備連接的 。 從以上的 4 種系列的 STM32 微控制器來看 ， 既要同時(shí)滿足設(shè)計(jì)中要求的具有以太網(wǎng)接口和 RS232 接口的微型控制器，又要結(jié)合高性能和低功耗的特點(diǎn)，以上能滿足條件的最優(yōu)答案就是互聯(lián)型芯片 STM32F107 了，因此最終決定 選用 F1 互聯(lián)型系列的STM32F107 作為 本設(shè)計(jì)的 微型控制器。 系列 ：對于這種 系列 來說，一般 分為基本型和互聯(lián)型兩種，基本型芯片（ STM32F103）的 時(shí)鐘頻率 是 72MHz，同時(shí)還配有 USBFS 接口；互聯(lián)型芯片（ STM32F107）的 時(shí)鐘頻率 也是 72MHz， 但是卻配有 2 個(gè) USBOTGFS 接口。因此，STM32 系列的微型控制器就給了我們非常多的選擇和開發(fā)的空間，它提供了全新的 32位產(chǎn)品的選擇可能性，結(jié)合高性能 、 低功耗 、 高實(shí)用 性的出色特點(diǎn)，另一方面 又能保持很 高 的集成度，還有很容易 開發(fā)的巨大優(yōu)勢。然后根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程寫出相應(yīng)的程序流程圖和程序， 最終結(jié)合硬件設(shè)備來完成本次的設(shè)計(jì)。 ：本次設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)理念其實(shí)很簡單，主要是把整個(gè)系統(tǒng)模塊化，然后再對各個(gè)模塊的功能進(jìn)行細(xì)致的闡述。除此之外，在設(shè)計(jì)軟件程序的時(shí)候，設(shè)計(jì) 必須要完成以太網(wǎng) TCP 協(xié)議到串行數(shù)據(jù)協(xié)議的轉(zhuǎn)換傳輸