【正文】 MA地址，都可以用來作為遠(yuǎn)程DMA端口，使用其中一個即可，本課題選用0x10。值得一提的是網(wǎng)卡地址是唯一的，且一旦某一網(wǎng)卡生產(chǎn)出來之后，該網(wǎng)卡芯片的物理地址就固定了，是不能改變的。它實際上是雙端口的RAM，有兩套總線連接大奧該RAM：一套總線是RTL8019AS讀寫該RAM，即本地DMA；另一套總線是單片機(jī)讀寫該RAM，即遠(yuǎn)程DMA。這兩個發(fā)送緩沖區(qū)交替使用，可提高發(fā)送效率。 RTL8019AS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）RTL8019AS內(nèi)部有兩塊RAM區(qū)。（3） AUI提供PLS功能與MAU之間信號的通道。確切的說，網(wǎng)絡(luò)控制器是一個DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）。校驗正確，則將報文發(fā)往存儲器本發(fā)送一個ACK應(yīng)答幀。(1) 通信數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。系統(tǒng)通過RTL8019AS接入以太網(wǎng)，利用現(xiàn)有的局域網(wǎng)線路，實現(xiàn)RS232信號數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。與局域網(wǎng)額接口采用Realtek公司的網(wǎng)絡(luò)接口控制器RTL8019AS實現(xiàn)。HTTP允許在瀏覽器到服務(wù)器之間路徑上的機(jī)器作為代理服務(wù)器，將Web頁放入高速緩存并從中應(yīng)答瀏覽器的請求。5) 支持高速緩存。在大多數(shù)情況下，瀏覽器請求Web頁，服務(wù)器把副本傳輸給瀏覽器。HTTP有以下幾個特點：1) 請求/響應(yīng)，一旦建立了傳輸會話，一端（通常是瀏覽器）必須向響應(yīng)的另一端發(fā)送HTTP請求。客戶機(jī)建立一條與服務(wù)器的TCP連接，并發(fā)送一個請求到服務(wù)器，請求中包含請求方法、URI（統(tǒng)一資源標(biāo)志符）、協(xié)議版本以及相關(guān)的MIME式樣的信息（包含服務(wù)器的信息、資源實體的信息和可能的資源內(nèi)容）。l TCP選項是變長字段，位于TCP報頭的最后，由若干8位比特的字節(jié)組成，所有的選項都參與校驗和的計算，選項可以開始于任何一個字節(jié)邊界，有兩種選項的格式：（1）只有選項類型的單字節(jié)選項。l 控制字段的每一位都有特定的含義，指出段的目的和內(nèi)容。l 確認(rèn)號指出接收方希望收到對方下次發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號。 TCP報文格式字段源端口地址目的端口地址序號確認(rèn)號首部長度保留urgackpshrstsynfin窗口檢驗和緊急指針選項填充數(shù)據(jù)位16163232466161616TCP段格式中各個字段的含義和作用如下：l 源端口地址定義主機(jī)中發(fā)送本TCP數(shù)據(jù)段的應(yīng)用程序的端口號?？梢杂靡粋€完整的關(guān)聯(lián)描述一個socket連接：（協(xié)議，本地主機(jī)地址，本地端口號，遠(yuǎn)程主機(jī)地址，遠(yuǎn)程端口號）socket支持不同的傳輸層協(xié)議，當(dāng)使用TCP協(xié)議作為傳輸層協(xié)議時，一個socket連接就是一個TCP連接。socket地址提供了進(jìn)程通信的端點。主機(jī)可以用IP地址進(jìn)行標(biāo)識，IP地址是全局惟一的，再給主機(jī)上的進(jìn)程賦予一個本地惟一的標(biāo)識符（端口號），二者加起來，便形成了進(jìn)程的全局惟一標(biāo)識符。就不同的底層網(wǎng)絡(luò)而言，TCP和UDP有不同的適用范圍，TCP適用于可靠性較差的廣域網(wǎng)，UDP則使用于可靠性較高的廣域網(wǎng)。整個數(shù)據(jù)包均參與檢驗。類型字段可以有15個不同的值，以描述特定類型的ICMP報文。l 首部其它部分為4個字節(jié)，大部分差錯報告報文未用到這一部分，參數(shù)錯報告報文用到其中的一個字節(jié)作為指針，請求應(yīng)答報文對利用這4個字節(jié)匹配請求與應(yīng)答報文。l 類型（TYPE）：指示ICMP報文的類型。ICMP報文分為兩大類，差錯報告報文和查詢報文。IP選項長度受首部長度限制[4]。數(shù)據(jù)部分的正確性則由高層協(xié)議予以保證。l 協(xié)議字段表示創(chuàng)建該數(shù)據(jù)包的高級協(xié)議的類型。根據(jù)首部長度和總長度可以計算出數(shù)據(jù)部分的長度。l 用單片機(jī)實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議要作一些簡化，不考慮數(shù)據(jù)分片和優(yōu)先權(quán)。IP數(shù)據(jù)報文格式如下表所示： IP數(shù)據(jù)報格式字段版本首部長度服務(wù)類型總長度標(biāo)識標(biāo)志片偏移生存時間協(xié)議頭校驗和源IP地址目的IP地址選項數(shù)據(jù)位448161631388163232普通的IP首部長為20字節(jié)，如果包括選項字段可達(dá)60字節(jié)。隨著底層網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的日益提高，IP協(xié)議的盡力傳輸?shù)暮锰幰搀w現(xiàn)得更加明顯。IP協(xié)議具有以下特點：（1）是點對點協(xié)議，雖然IP數(shù)據(jù)報攜帶源IP地址和目的IP地址，但進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時的對等實體一定是相鄰設(shè)備（同一網(wǎng)絡(luò)）中的對等實體。IP協(xié)議位于網(wǎng)絡(luò)層，位于同一層次的協(xié)議還有ARP和RARP以及上面的因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP和因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP。l 目的IP地址：定義目的設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址。l 操作類型：16比特，定義報文的類型（“1”為ARP請求，“2”為ARP應(yīng)答，“3”為RARP請求，“4”為RARP應(yīng)答）。l 硬件地址長度：8比特，以字節(jié)為單位定義物理地址長度。l 硬件類型：16比特，定義物理網(wǎng)絡(luò)類型。如果目的主機(jī)位于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)中，IP會將數(shù)據(jù)報先發(fā)送給路由器，然后又路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 這里需要注意一下兩點：（1） ARP請求幀在物理網(wǎng)絡(luò)中是以廣播方式發(fā)送的，因此此時還不知道目的主機(jī)的物理地址。（5） 如果主機(jī)發(fā)現(xiàn)請求中的目的主機(jī)IP地址IB與自己的IP地址相同，就產(chǎn)生一個包含其物理地址PB的ARP應(yīng)答幀。ARP請求將包括如下信息：l 請求主機(jī)的物理地址PA；l 請求主機(jī)的IP地址IA；l 目的主機(jī)的IP地址IB。ARP的功能分為兩部分：一部分在發(fā)送數(shù)據(jù)包時請求獲得目的主機(jī)的物理地址；另一部分向請求物理地址的主機(jī)發(fā)送解析結(jié)果。本質(zhì)是完成網(wǎng)絡(luò)地址到物理地址的映射。以太網(wǎng)規(guī)定整個傳輸包的最大長度不能超過1514字節(jié)（14字節(jié)為DA、SA、Type），最小不能小于60字節(jié)。由于以太網(wǎng)幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最小不能小于60字節(jié)，除去（DA，SA，TYPE 14字節(jié)），還必須傳輸46字節(jié)的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)不足46字節(jié)時，后面補(bǔ)000000......(當(dāng)然也可以補(bǔ)其它值) FCS：,該校驗由網(wǎng)卡自動計算，自動生成，自動校驗，自動在數(shù)據(jù)段后面填入。如：0800H 表示數(shù)據(jù)為IP包，0806H 表示數(shù)據(jù)為ARP包，814CH是SNMP包，8137H為IPX/SPX包，（小于0600H的值是用于IEEE802的，表示數(shù)據(jù)包的長度。 DA：目的地址，以太網(wǎng)的地址為48位(6個字節(jié))二進(jìn)制地址，表明該幀傳輸給哪個網(wǎng)卡。以太網(wǎng)協(xié)議不止一種，物理信道上的收發(fā)操作均使用此協(xié)議的幀格式。以太網(wǎng)幀要檢查首部中的幀類型字段，IP要檢查首部中的協(xié)議字段，TCP和UDP要檢查首部中的端口號來確定數(shù)據(jù)屬于哪一層，這個過程稱作分用。在實現(xiàn)的過程中首先要了解封裝和分用的概念。超文本傳輸協(xié)議用于將文件從一個主機(jī)傳送到另一個主機(jī)，并在請求方主機(jī)上顯示文字、文件；文件傳輸協(xié)議用于將文件從一個主機(jī)傳送到另一個主機(jī)，并將文件存儲在發(fā)出請求的主機(jī)內(nèi)。傳輸層：主要為兩臺主機(jī)上的應(yīng)用程序提供發(fā)送端到目的端的通信。 TCP/IP協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)層主要協(xié)議應(yīng)用層FTP 、TELNET、 SMTP、 SNTP、 HTTP傳輸層TCP、UDP網(wǎng)絡(luò)層IP、ARP、RARP、IGMP、ICMP鏈路層接口層協(xié)議鏈路層：有時也稱作數(shù)據(jù)鏈路層或網(wǎng)絡(luò)接口層，定義計算機(jī)怎樣連接網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)必須通過對網(wǎng)絡(luò)的連接才能傳出去，它提供物理介質(zhì)(如網(wǎng)卡芯片)與單片機(jī)的接口，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上一層能識別的邏輯幀。網(wǎng)卡芯片采用臺灣Realtek公司生產(chǎn)的10Mbps ISA總線的以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS，嵌入T CP協(xié)議以實現(xiàn)單片機(jī)上網(wǎng)。本設(shè)計采用了第二種方式，使用通用高性能做51系統(tǒng)MCU，成本低、技術(shù)成熟，軟硬件開發(fā)周期都很短，并且設(shè)計方案靈活多變，可適用于不同的對象。將嵌入式系統(tǒng)與TCP/IP協(xié)議融合到一起主要有兩種方法：一種是采用帶有以太網(wǎng)接口的嵌入式處理器，即使用已有的TCP/IP芯片直接作為以太網(wǎng)口。因此，基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)如何控制以太網(wǎng)網(wǎng)卡控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如何嵌入TCP/IP協(xié)議連接到互聯(lián)網(wǎng)，這些都具有深遠(yuǎn)的意義[2]。TCP/IP協(xié)議棧使得嵌入式系統(tǒng)可以通過Internet將通信距離無限擴(kuò)展。嵌入式系統(tǒng)由嵌入式硬件與嵌入式軟件組成，硬件以芯片、模板、組件、控制器形式埋藏于設(shè)備內(nèi)部，軟件是實時多任務(wù)操作系統(tǒng)和各種專用軟件，一般固化在ROM或閃存中。目 錄摘 要 1第1章 緒論 2 2 2 整體方案設(shè)計 2 3第2章 TCP/IP協(xié)議（棧）簡介 4 TCP/IP協(xié)議的分層結(jié)構(gòu) 4 TCP/IP協(xié)議的封裝和分用 5 什么是封裝 5 什么是分用 5 以太網(wǎng)幀格式 6 TCP/IP的子協(xié)議 8 ARP協(xié)議 8 IP協(xié)議 10 ICMP網(wǎng)際控制報文協(xié)議 12 應(yīng)用層協(xié)議（HTTP協(xié)議） 16第3章 硬件實現(xiàn) 17 物理層接口實現(xiàn) 17 RTL8019AS簡介[6] 17 RTL8019AS的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 19 RTL8019AS內(nèi)部寄存器簡介 19 20 與DMA有關(guān)的寄存器 22 24 24 主要器件 24第4章 軟件實現(xiàn) 26 RTL8019AS驅(qū)動程序設(shè)計 26 RTL8019AS的初始化 26 27 報文的接收 29 TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn) 30 地址解析協(xié)議ARP的是實現(xiàn) 30 網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議的實現(xiàn) 32 IP包處理 32 差錯控制報文ICMP的實現(xiàn) 35 傳輸控制協(xié)議TCP的實現(xiàn) 37 應(yīng)用層（HTTP協(xié)議）的實現(xiàn) 41 輕量級TCP/IP協(xié)議棧uIP的嵌入 41 uIP架構(gòu) 42 uIP在MCS51單片機(jī)上的調(diào)試 44結(jié) 論 49致謝 50參 考 文 獻(xiàn) 51基于MCS51單片機(jī)技術(shù)以太網(wǎng)接口設(shè)計摘 要現(xiàn)實生活中，許多的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備已被廣泛地應(yīng)用，由于當(dāng)前硬件設(shè)計的 問題，未嵌入網(wǎng)絡(luò)連接模塊，使得這些嵌入式系統(tǒng)在使用上受到限制，而添置新設(shè)備又需要很高的成本。關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)，單片機(jī)，RTL8019AS，AT89C52第1章 緒論嵌入式系統(tǒng)是指嵌入式計算機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng)，是指嵌入于各種設(shè)備及應(yīng)用產(chǎn)品內(nèi)部的計算機(jī)系統(tǒng)，它主要完成信號控制的功能，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，可作為一個部件埋藏于所控制的裝置中，它提供用戶接口、管理有關(guān)信息的輸入輸出、監(jiān)控設(shè)備工作，使設(shè)備及應(yīng)用系統(tǒng)有較高的智能和性價比。隨著Internet技術(shù)的普及，信息共享的程度越來越提高。PPP協(xié)議可以通過調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)交換、狀態(tài)控制等功能，為嵌入式系統(tǒng)提供了更為靈活的控制、監(jiān)測方式。嵌入式以太網(wǎng)的實質(zhì)是在嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，使嵌入式系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)TCP/ IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，接入以太網(wǎng)。一般來說，TCP/IP協(xié)議棧比較龐大，在嵌入式系統(tǒng)中很難支完整的TCP/IP協(xié)議，因此要根據(jù)嵌入式網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的特點，精簡TCP/IP協(xié)議，實現(xiàn)與需要相關(guān)的部分，大幅度減少對于系統(tǒng)資源的需求。本文將介紹利用Atmel公司的51單片機(jī)芯片AT89C52，它能夠滿足需求，而且極為常用，價格便宜，易于獲取。本文采用TCP/IP的一種簡化的四層模型，分別為：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層。這一層使用的主要協(xié)議還有：地址轉(zhuǎn)換協(xié)議（ARP協(xié)議）、反向地址解析協(xié)議（RARP協(xié)議）、網(wǎng)際控制報文協(xié)議（ICMP協(xié)議）和Internet組管理協(xié)議（IGMP協(xié)議）。對嵌入式系統(tǒng)來說，有兩個協(xié)議是非常重要的，即超文本協(xié)議（HTTP協(xié)議）和文件傳輸協(xié)議（FTP協(xié)議）。 TCP/IP協(xié)議的封裝和分用TCP/IP協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)也采用分層實現(xiàn)的方法。：app1首部數(shù)據(jù)IP首部TCP首部幀首部TCP數(shù)據(jù)IP數(shù)據(jù)以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)幀尾部TCP報文IP報文以太網(wǎng)幀 數(shù)據(jù)進(jìn)入?yún)f(xié)議棧時的封裝過程 什么是分用當(dāng)目的主機(jī)收到一個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀時，數(shù)據(jù)就開始從協(xié)議棧底層向上升，同時去掉各層協(xié)議加上的報文首部。由于TCP/IP協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu)，各層都有專用的包頭，下面先介紹以太網(wǎng)的物理幀格式，TCP/。 SD：分隔位，表示下面跟著的是真正的數(shù)據(jù)，而不是同步時鐘，為8位的10101011，跟同步位不同的是最后2位是11而不是10。 TYPE：類型字段，表明該幀的數(shù)據(jù)是什么類型的數(shù)據(jù)，不同的協(xié)議的類型字段不同。（14字節(jié)為DA，SA，TYPE） PAD：填充位。數(shù)據(jù)段為46~1500字節(jié)。 TCP/IP的子協(xié)議 ARP協(xié)議ARP是Address Resolution Protocol的縮寫，中文譯作“地址解析協(xié)議”。 地址解析協(xié)議ARP是IP能夠獲得與某個給定IP地址相關(guān)的主機(jī)物理地址。（2） ARP創(chuàng)建一個ARP請求幀，請求IP地址IB對應(yīng)的物理地址。其地址IB不匹配的主機(jī)將忽略這個幀。（7） 利用從應(yīng)答幀中得到的目的主機(jī)的物理地址PB完成IP數(shù)據(jù)報的幀封裝，并將該幀發(fā)送給主機(jī)B。由于ARP采用的是物理網(wǎng)絡(luò)中的廣播，IP路由器不會對該廣播進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，因而不能用ARP確定遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)的物理地址，而且也沒有必要知道遠(yuǎn)程地址的物理地址。ARP報文作為以太網(wǎng)幀的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行發(fā)送。如0x0800表示IPV4。IPV4為4。l 目的以太網(wǎng)地址：定義目的設(shè)備的物理地址。除了ARP和RARP報文以外的幾乎所有的數(shù)據(jù)都要經(jīng)過IP協(xié)議進(jìn)行發(fā)送。IP是不可靠的無連接數(shù)據(jù)報協(xié)議，提供盡力而為（besteffort）的傳輸服務(wù)。正因為IP協(xié)議采用盡力傳輸?shù)乃枷?，所以使得IP協(xié)議的效率非常高，實現(xiàn)起來也比較簡單。IP層通過對以上兩個方面的統(tǒng)一達(dá)到了向上屏蔽底層差異的目的。由于IP數(shù)據(jù)報首部包含了IP選項這一變長的字段，所以需要通過首部長度確定首部和數(shù)據(jù)的分界點。IP數(shù)據(jù)報最大長度可達(dá)（即65535）個字節(jié)。一般每經(jīng)過一