【正文】 始化傳輸字節(jié)寄存器 (TBCR0～ 1)，它的值為需要發(fā)送的幀的長(zhǎng)度。 第三個(gè)步驟 :啟動(dòng) RTL8019AS 將該幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)上，需要使用本地 DMA的操作。 2)初始化遠(yuǎn)程字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器 (RBCR0～ 1)，它的值為傳送過(guò)來(lái)的幀的長(zhǎng)度。 在封裝數(shù)據(jù)時(shí)，需要注意的是 :數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)不能少于 46 個(gè)字節(jié)且不能大于 1500個(gè)字節(jié)。 數(shù)據(jù)幀的程序收發(fā) 數(shù)據(jù)幀的發(fā)送 幀的發(fā)送是指將待發(fā)送的數(shù)據(jù)以幀的形式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)上的過(guò)程。 表 44 含 UDP 的以太網(wǎng)幀格式 以太網(wǎng)目的地址 以太網(wǎng)源地址 幀類型 版本 首部長(zhǎng)度 服務(wù)類型 總長(zhǎng)度 標(biāo)識(shí) 標(biāo)志 片偏移 生存時(shí)間 協(xié)議 首部校驗(yàn)和 源地址 目的地址 源端口 目的端口 UDP 長(zhǎng)度 校驗(yàn)和 數(shù)據(jù) UDP 協(xié)議的發(fā)送部分實(shí)現(xiàn)過(guò)程同 IP 協(xié)議的發(fā)送類似，按照表 44 所示結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)的封裝。本設(shè)計(jì)中需測(cè)試 AT89S51 能否連通以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn) ICMP 的回應(yīng)請(qǐng)求和回應(yīng)應(yīng)答報(bào)文，即 PING 應(yīng)用。 IP 協(xié)議的發(fā)送部分比較簡(jiǎn)單，就是按照 IP 數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)進(jìn)行 數(shù)據(jù)的封裝 。流程圖中的目的協(xié)議地址等是根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)幀來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的處理的。 TCP/IP 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)的方案 ARP 協(xié)議的實(shí)現(xiàn) 我們分析了 ARP 協(xié)議幀的格式，但是當(dāng) ARP 幀需要在以太網(wǎng)上進(jìn)行傳輸?？刂平邮站彌_區(qū)的有兩個(gè)寄存器 CURR、 BNRY。接收狀態(tài)、下一頁(yè)幀長(zhǎng)度、以太網(wǎng)幀長(zhǎng)度這三個(gè)數(shù)據(jù)成員是 RTL8019AS 自動(dòng)添加的，共 4 個(gè)字節(jié)。 收發(fā)子包程序 以太網(wǎng)幀格式可參見(jiàn)前面的表 22。頁(yè)號(hào)為 0 的寄存器己經(jīng)初始化完畢，現(xiàn)在把命令寄存器 CR 設(shè)置為 0x61，選擇頁(yè) 1。 (7)初始化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)寄存器 DCR 為 0xc8，設(shè)置 FIFO 緩沖，以字節(jié)方式進(jìn)行 DMA傳送。 BNRY 是讀指針，它指向用戶已經(jīng)讀走的頁(yè)。 (3)利用接收起始頁(yè)地址 PSTART 和接收停止頁(yè)地址 PSTOP 構(gòu)造一個(gè)緩沖環(huán)，即接收緩沖區(qū)。使 RTL8019AS 不能夠遠(yuǎn)程 DMA 操作，也不能夠進(jìn)行命令操作。 RTL8019AS 的初始化 為了能夠啟動(dòng) RTL8019AS 并使之處于準(zhǔn)備接收或準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)，必須對(duì)其進(jìn)行初始化。在硬件設(shè)計(jì)中， 把 AT89S51 連接到了RTL8019AS 的 RSTDRV，這樣就可以進(jìn)行復(fù)位操作了。在上一章已經(jīng)提到了 RTL8019AS 的工作原理和主要用到的寄存器，現(xiàn)在我們具體看一下 RTL8019AS 在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)寄存器是如何工作的。 其它主要元器件 網(wǎng)卡濾波器 FB2022 網(wǎng)卡控制器與以太網(wǎng)不能直接相連，要通過(guò)網(wǎng)絡(luò) 變壓器，本設(shè)計(jì)選用 FB2022 作為以太網(wǎng)接口芯片 (RTL8019AS)和終端接口 (RJ45)之間的一個(gè)網(wǎng)卡濾波器，它起的主要作用是 :隔直通交，避免雙絞線上的直流電平干擾網(wǎng)卡芯片 (RTL8019AS)的工作點(diǎn)，同時(shí)，利用變壓器自身的通頻帶限制高頻干擾。 此外，網(wǎng)絡(luò)接口的具體類型由 PL0， PL1 腳決定。上電復(fù)位時(shí)，該引腳輸入電平為低， RTL8019AS 選擇 8 位數(shù)據(jù)總線模式。 RTL8019AS 可兼容 8 位和 16 位數(shù)據(jù)總線操作， RTL8019AS 的16 位模式與我們通常所講的 CPU 對(duì)外部總線的 16 位模式是有區(qū)別的。 接 RSTDRV，用于 RTL8019AS 的重置 。其功能原理如圖 33 所示 : 硬件電路設(shè)計(jì) AT89S51 與 RTL8019AS 的連接說(shuō)明 在本設(shè)計(jì)中，采用的 RTL8019AS 工作在最簡(jiǎn)單的跳線模式。發(fā)送邏輯四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 18 將 FIFO 送來(lái)的字節(jié)在發(fā)送時(shí)鐘的控制下逐步按位移出，并送到 CRC， CRC 邏輯在接收時(shí)對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)，將結(jié)果與幀尾的 CRC 比較，如不同，該幀數(shù)據(jù)將被拒收。處理器發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將一幀數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)程 DMA 通道送到 RTL8019AS 的發(fā)送緩沖區(qū)，然后發(fā)出傳送命令。 遠(yuǎn)程 DMA 地址包括 10H～ 17H，都可以用來(lái)做遠(yuǎn)程 DMA 端口，選用 10H 作為遠(yuǎn)程 DMA 端口。 MAR0～ MAR8 是設(shè)置多點(diǎn)播送的參數(shù)。 TCR 發(fā)送配置寄存器，啟用 CRC 自動(dòng)生成和自動(dòng)校驗(yàn)，工作在正常模式。然后用戶應(yīng)該讀取 數(shù)據(jù)包，直到上述條件成立時(shí)，所有數(shù)據(jù)包已經(jīng)讀完，此時(shí)停止讀取數(shù)據(jù)包。 CURR 和 BNRY 主要用來(lái)控制緩沖區(qū)的存取過(guò)程，保證能順次寫(xiě)入和讀出 )。此時(shí)實(shí)際上出現(xiàn)了內(nèi)存溢出。 CURR 是網(wǎng)卡寫(xiě)內(nèi)存的 指針，它指向當(dāng)前正在寫(xiě)的頁(yè)的下一頁(yè)，那么初始化它就應(yīng)該指向 0x4c+1=0x4d。第0 頁(yè)叫 Prom 頁(yè)，只有 32 字節(jié)，地址為 0x0000～ 0x00lf，用于存儲(chǔ)以太網(wǎng)物理地址。 CURR 當(dāng)前的接收結(jié)束頁(yè)地址 (寫(xiě)指針 )。在實(shí)際配置寄存器時(shí)，首先要指定要配置 的寄存器屬于哪一頁(yè) (就是進(jìn)行 PS1 和 PS0 的設(shè)置 )，然后對(duì)那一頁(yè)中的寄存器寫(xiě)入配置信息。 寄存器及 I/0 地址分配 首先，通過(guò)一個(gè)表來(lái)看一下 RTL8019AS 主要工作的寄存器 : RTL8019AS 具有 32 位輸入輸出地址，地址偏移量為 00H～ 1FH。 第二種為即插即用方式，由軟件自動(dòng)配置相應(yīng)的參數(shù)。 RTL8019AS 功能分析 RTL8019AS 主要性能 RTL8019AS 是一片高度集成的以太網(wǎng)控制器，具有曼徹斯特編碼、沖突檢測(cè)和重發(fā)的功能，它可以與很少的外圍電路一起完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。 AT89S51 內(nèi)帶看門(mén)狗定時(shí)器，無(wú)需外加監(jiān)控芯片，通過(guò)軟件 62256 刷卡器 AT89S51 RTL8019AS Inter RJ45 圖 31 系統(tǒng)連接框圖 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 14 設(shè)置就可保證系統(tǒng)可靠的工作。 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)電路主要由 AT89S5 RTL8019AS 兩 個(gè)主要部分 組 成，擴(kuò)展62256RAM，網(wǎng)絡(luò)接口控制器通過(guò) RJ45 接口接入 Inter。其中， AT89S51 微控制器主要負(fù)責(zé) TCP/IP 協(xié)議中的網(wǎng)絡(luò)層 (IP 數(shù)據(jù)幀的封裝和拆包 )、傳輸層 (UDP 協(xié)議的實(shí)現(xiàn) )的實(shí)現(xiàn)。UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)的頭部從表 26 可以看出，只有 8 字節(jié)的開(kāi)始，比 TCP 所需要的 20 個(gè)字節(jié)要短，非常適合存儲(chǔ)容量的八位單片機(jī) 。包括 3 部分 :偽首部、 UDP 首部和應(yīng)用層數(shù)據(jù)。 目的端口 :占 16bit，用來(lái)記錄目的端應(yīng)用程序所用的連接口編號(hào)。 UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)有兩個(gè)字段 :數(shù)據(jù)字段和首部字段。一般來(lái)講，在設(shè)計(jì)嵌入式設(shè)備接口時(shí)，快速、簡(jiǎn)單地與嵌入式設(shè)備進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸是首先要保證的。 TCP(Transmission Control Protocol)提供的是面向連接的服務(wù)。 IGMP 是用來(lái)幫助杜曉華：基于單片機(jī)的以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì) 11 多播路由器識(shí)別加入到一個(gè)多播組的成員主機(jī)。類型字段可以有 15 個(gè)不同的值，以描述特定類型的 ICMP 報(bào)文。 ICMP 協(xié)議 (因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議 )，它允許主機(jī)或者路由器報(bào)告差錯(cuò)情況和提供有關(guān)異常的報(bào)告。用以保證傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)的正確性。 標(biāo)識(shí)碼占 16 bit，它是一個(gè) 計(jì)數(shù)器，用來(lái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)，用于識(shí)別不同的 IP 數(shù)據(jù)包。 表 24 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的格式 0 4 8 16 19 24 31 版本 首部 服務(wù)類型 總長(zhǎng) 標(biāo)識(shí) 標(biāo)志 片偏移 TTL 協(xié)議 首部校驗(yàn)和 源 IP 地址 目的 IP 地址 可選字段和填充 首部長(zhǎng)度占 4 bit，表示 IP 報(bào)頭的長(zhǎng)度。 IP 協(xié)議是一種不可靠無(wú)連接數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 —— 盡最大努力服務(wù)，即不提供差錯(cuò) 檢測(cè) 或跟蹤。由于 AT89S51 內(nèi)存等資源有限，在這里使用以太網(wǎng)廣播幀發(fā)送數(shù)據(jù)分組，這樣就不用實(shí)現(xiàn) ARP 請(qǐng)求協(xié)議，同時(shí)也不用維護(hù) IP 地址到 MAC 地址的映射對(duì)。操作字段 0P指出 4 種操作類型， ARP 請(qǐng)求 OP 值為 1， ARP 應(yīng)答 OP 值為 2， RARP 請(qǐng)求 OP值為 3 和 RARP 應(yīng)答 OP 值為 4。 ARP 協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)如 表 23所示 : 表 23 ARP 協(xié)議的幀結(jié)構(gòu) 硬件類型 協(xié)議類型 硬件長(zhǎng)度地址 協(xié)議長(zhǎng)度 操作 發(fā)送方硬件地址（以太網(wǎng) 6 bytes） 發(fā)送站協(xié)議地址 目的硬件地址 目的協(xié)議地址 其中，硬件類型字段表示硬件地址的類型，它的值為 1 即表示以太網(wǎng)地址 。 MAC 地址也被稱做硬件地址或物理地址，實(shí)際上就是網(wǎng)卡地址或網(wǎng)卡標(biāo)示符。 網(wǎng)際層 網(wǎng)際層主要負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的活動(dòng)。 數(shù)據(jù)段：指發(fā)送的數(shù)據(jù)，不能大于 1500 字節(jié)，大于上層要將其分片。 分隔符：表示下面跟著的是真實(shí)的數(shù)據(jù)，由網(wǎng)卡控制器自動(dòng)添加。根據(jù) RFC1122(即主機(jī)需求嵌入式以太網(wǎng)設(shè)備接入 INTERNET 的研究RFC)的要求，所有主機(jī)必須能夠發(fā)送和接收以太網(wǎng)幀，應(yīng)該能夠接收 幀，也許能夠發(fā)送 幀。如圖 21 所示 : 以太網(wǎng)幀 根據(jù)首部中的幀類型分 根據(jù)首部中協(xié)議分 根據(jù)首部中的端口號(hào)分 ARP IP RARP IGMP TCP UDP ICMP 應(yīng)用程序 應(yīng)用程序 應(yīng)用程序 應(yīng)用程序 圖 22 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的分用過(guò)程 首部 數(shù)據(jù) TCP 首部 TCP 數(shù)據(jù) IP 首部 IP 數(shù)據(jù) 幀首部 以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù) 幀尾部 TCP 報(bào)文 IP 報(bào)文 以太網(wǎng)幀 圖 21 數(shù)據(jù)進(jìn)入棧時(shí)的封裝過(guò)程 杜曉華：基于單片機(jī)的以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì) 7 分用 當(dāng)目的主機(jī)收到一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀時(shí)，數(shù)據(jù)就開(kāi)始從協(xié)議棧底層向上升，同時(shí)去掉各層協(xié)議加上的報(bào)文首部。 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(shí)現(xiàn)也采用分層實(shí)現(xiàn)的方法。這一層的協(xié)議有兩個(gè)，基于可靠傳輸?shù)膫鬏斂刂茀f(xié)議和不可靠傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。以便讓信息可以 發(fā)送到相鄰的 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)上的任意主機(jī)上。 表 11 以太網(wǎng)和 的網(wǎng)絡(luò)特性 操作特性 以太網(wǎng) 10BASE2 10BASE5 10BASET 100BASET 速度（ Mbps） 10 10 10 10 100 訪問(wèn)協(xié)議 CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD 信號(hào)方式 基帶 基帶 基帶 基帶 基帶 數(shù)據(jù)編碼 曼切斯特 曼切斯特 曼切斯特 曼切斯特 曼切斯特 最 大 網(wǎng) 段長(zhǎng)度 500m 185m 500m 100m 100m 介質(zhì) 粗同軸電纜 粗同軸電纜 粗同軸電纜 雙絞線 雙絞線 拓?fù)? 總線 總線 總線 星型 星型 杜曉華：基于單片機(jī)的以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì) 5 第 2 章 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議說(shuō)明 TCP/IP 協(xié)議簡(jiǎn)介 TCP/IP 協(xié)議的分層結(jié)構(gòu) TCP 是 Transmission Control Protocol 的縮寫(xiě)， IP 是 Inter Protocol 的縮寫(xiě)，它們是使計(jì)算機(jī)能互相通信的一組協(xié)議中的兩個(gè)重要協(xié)議，通常就是用于通信的一個(gè)規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，由計(jì)算機(jī)傳送數(shù)據(jù)時(shí)使用，保證 Inter 上數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備快速傳輸。 2．以太網(wǎng)和 服務(wù)的差別 以太網(wǎng)與 標(biāo)準(zhǔn)有很多相似之處是因?yàn)? 源繼承了以太網(wǎng)的很多特性并且更加全面，但也存在一定的差別。在采用 CSMA/CD 傳輸介質(zhì)訪問(wèn)的以太網(wǎng)中，任何一個(gè) CSMA/CD 在任何時(shí)刻都可以訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。因此，在所有的網(wǎng)絡(luò)中， TCP/IP 以太網(wǎng)是至今最理想的選擇。 TCP/IP 已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖聦?shí)標(biāo)準(zhǔn)。光纖不受噪聲干擾，適合使用在實(shí)時(shí)監(jiān)控的高噪聲現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。 首先，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，采用星形連接及交換式 Hub。從 10M、 100M、千兆到萬(wàn)兆以太網(wǎng)，以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在速率呈數(shù)量級(jí)增 長(zhǎng)的同時(shí)，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓寬。 以太網(wǎng)和 以太網(wǎng) (Ether)指的是由 Xerox公司創(chuàng)建并由 Xerox,Intel 和 DEC 公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范。 （ 4） 實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)要求開(kāi)發(fā)周期短，性能優(yōu)越，良好的性能價(jià)格比是 在市場(chǎng)上取得優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵，這也是嵌入式系統(tǒng)實(shí)際的目標(biāo)之一。 嵌入式系統(tǒng)通常由硬件和軟件兩部分組成，簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)微控制器或單片機(jī)及嵌入式軟件組成，復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)通常都采用高端嵌入式微處理器，并運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)。 四川理工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)） 論文 基于單片機(jī)的以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)