【正文】 uIP協(xié)議棧為C語言編寫，編譯過程中的問題比較少，并且容易解決。 版本中對配置做了如下修改：（1）配置IP 地址，默認先關IP，在初始化中再設定。4．由于uIP協(xié)議棧需要使用時鐘，為TCP和ARP的定時器服務。2．\unix\，了解uIP 的的主循環(huán)代碼架構。類似于uip_input()函數(shù)，uip_periodic()函數(shù)返回時，輸出的IP包要放到uip_buf中，供底層系統(tǒng)查詢uip_len的大小發(fā)送。其與應用程序的主要接口是uip_appcall( )。（4） 支持多個主動連接和被動連接并發(fā)。5) 文件管理。服務器處理函數(shù)負責解析URL，解析出請求的方法及請求文件，調(diào)用GET或POST處理函數(shù)。6) 計算校驗和。為了實現(xiàn)TCP狀態(tài)機。 接收到報文后的步驟：1) 搜索所有的套接字，匹配IP地址和端口號。在等待應答的同時，該工具也有可能應答它所接收到得任何ICMP或ARP請求，這就允許存在兩個節(jié)點互相Ping。 開始正確的ICMP報文？校驗和正確否？ICMP請求？ICMP應答？結束發(fā)送ICMP應答應答處理NNYYNYYN ICMP報文接收處理流程圖ICMP報文發(fā)送步驟如下:1) 復制數(shù)據(jù)到IP緩沖區(qū)中適當?shù)奈恢谩?發(fā)送IP報文IP報文發(fā)送函數(shù)負責把需要發(fā)送的報文封裝成IP數(shù)據(jù)報，其中就要判斷報文的目的地在不在本網(wǎng)段內(nèi)，以及ARP緩存表中是否存在地址映射關系，以此來選擇是立即發(fā)送報文還是計時等待。若是可識別的IP報文，則進行ARP緩存表的更新。注：本課題不實現(xiàn)IP分片和重組功能[10]。程序不主動學習不是發(fā)給自己IP地址的MAC地址信息，因為單片機可以擴展的資源有限，ARP表占用的內(nèi)存的容量不能太大，所以只有頻繁用到的地址才應該放在ARP表中，否則一旦出現(xiàn)“顛簸”，ARP表就失效了。各函數(shù)功能如下：1) ARP初始化函數(shù)完成ARP表的初始化，概括的說就是ARP表Timer字段清0。否則丟棄該報文。初始化時使BNRY=CURR1。5) 發(fā)送報文。若長度過小則添加字段，保證長度為最小報文長度，而最大報文長度則由上層應用控制。發(fā)送報文時在RTL8019AS里面定義了兩個能存儲最大以太網(wǎng)報文的緩沖區(qū)，把前6頁0x40~0x45定義為發(fā)送緩沖區(qū)1，接下來的6頁0x46~0x4B定義為發(fā)送緩沖區(qū)2。 RTL8019AS的初始化[8]初始化函數(shù)用于對RTL8019AS進行初始化操作。第4章 軟件實現(xiàn)本課題軟件部分分為兩大塊:第一塊是網(wǎng)卡芯片RTL8019AS驅動程序的設計；第二塊則是TCP/IP協(xié)議棧的嵌入。SI、SO、SCK引腳分別與單片機的INTT0、T1相接。主處理器選用Atmel公司的51單片機芯片AT89C52,它能夠滿足需求，而且極為常用，價格便宜，易于獲取。09H；類型：0頁寫)這兩個寄存器設置遠程DMA的起始地址。一般用作一個指針來指示主機己出的最后一個環(huán)形緩存頁。5PHY接收包為多發(fā)或廣播目標地址時置位。4PRO置位時所以具有物理地址的包均接受。6RDC遠程DMA完成時置位5CNT在一個或多個網(wǎng)絡故障計數(shù)器(tally counters)的最高位為1時置位4OVW接收緩存用盡時置位3TXE發(fā)送出錯位，當一個包由于沖突過多而退出時置位2RXE當包接收出現(xiàn)CRC、幀對位或幀丟失等錯誤時置位1PTX表示包發(fā)送無誤0PRX表示包接收無誤3. IMR：中斷屏蔽寄存器(0FH；類型：0頁寫，2頁讀)各位與ISR對應。2TXP發(fā)送包時必須置位。其中0x00~0x1f是控制寄存器。寄存器分為4頁：Page0~Page3，由RTL8019AS的命令寄存器(CR)中的PS0、PS1為來決定要訪問的頁。要接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包就必須通過DMA讀寫RTL8019AS內(nèi)部的16KB RAM。網(wǎng)絡的沖突檢測、沖突退避重發(fā)、檢測接收報文目的地址是否匹配、檢測報文CRC校驗等工作都由硬件來完成，本系統(tǒng)中只要對發(fā)送、接收、初始化、中斷處理、出錯處理和I/O操作等進行控制。這項功能包括載波監(jiān)聽、發(fā)送時間等。其功能大致可分為以下兩種。它采用一種穩(wěn)定的，面向連接的傳輸協(xié)議，如TCP，但是不提供可靠性或重傳機制[5]第3章 硬件實現(xiàn) 物理層接口實現(xiàn)系統(tǒng)采用基于因特網(wǎng)的接入方式，實現(xiàn)串行通訊協(xié)議和以太網(wǎng)協(xié)議的轉換。HTTP允許瀏覽器和服務器協(xié)商一些細節(jié)，如在傳輸中使用的字符集，發(fā)送方指定它提供的能力，接收方指定它接收的能力。但是在嵌入式系統(tǒng)中不要求HTTP的持續(xù)連接，而且傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也不是很大。其計算方法與IP數(shù)據(jù)報首部校驗和的計算方法相同。也就是發(fā)送的數(shù)據(jù)部分第一個字節(jié)的序號。然后客戶根據(jù)服務器的熟知地址建立socket連接。為了保證信息能夠正確地到達指定的端進程，必須顯示地給出全局惟一的信宿端得進程表示符。 目的站不可達報文格式類型3代碼015校驗和收到IP一部分，包括IP首部以及前8字節(jié)字段類型8或0代碼檢驗和標識符序號可選數(shù)據(jù)位88161616由請求報文發(fā)送，有應答報文重復 回應請求與應答報文格式 字段類型8和0代碼檢驗和標識符序號可選數(shù)據(jù)位88161616由請求報文發(fā)送，由應答報文重復注：類型0為回應應答報文，8為回應請求報。與IP數(shù)據(jù)報首部校驗和不同的地方是，ICMP校驗和是整個報文的校驗和，另外使用校驗和進行校驗的設備不是中間的路由器，而是最終的目的地。實現(xiàn)這些控制功能的協(xié)議是位于IP層的因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP（Internet Control Massage Protocol）。用于保證首部數(shù)據(jù)的完整性。IP數(shù)據(jù)報最大長度可達（即65535）個字節(jié)。IP層通過對以上兩個方面的統(tǒng)一達到了向上屏蔽底層差異的目的。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。l 目的以太網(wǎng)地址：定義目的設備的物理地址。如0x0800表示IPV4。由于ARP采用的是物理網(wǎng)絡中的廣播，IP路由器不會對該廣播進行轉發(fā)，因而不能用ARP確定遠程網(wǎng)絡中主機的物理地址，而且也沒有必要知道遠程地址的物理地址。其地址IB不匹配的主機將忽略這個幀。 地址解析協(xié)議ARP是IP能夠獲得與某個給定IP地址相關的主機物理地址。數(shù)據(jù)段為46~1500字節(jié)。 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。由于TCP/IP協(xié)議采用分層結構，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/。 TCP/IP協(xié)議的封裝和分用TCP/IP協(xié)議采用分層結構，實現(xiàn)也采用分層實現(xiàn)的方法。這一層使用的主要協(xié)議還有：地址轉換協(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）。本文將介紹利用Atmel公司的51單片機芯片AT89C52，它能夠滿足需求，而且極為常用，價格便宜，易于獲取。嵌入式以太網(wǎng)的實質是在嵌入式系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)網(wǎng)絡化，使嵌入式系統(tǒng)能夠實現(xiàn)TCP/ IP網(wǎng)絡通信協(xié)議，接入以太網(wǎng)。隨著Internet技術的普及，信息共享的程度越來越提高。目 錄摘 要 1第1章 緒論 2 2 2 整體方案設計 2 3第2章 TCP/IP協(xié)議（棧）簡介 4 TCP/IP協(xié)議的分層結構 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)部結構 19 RTL8019AS內(nèi)部寄存器簡介 19 20 與DMA有關的寄存器 22 24 24 主要器件 24第4章 軟件實現(xiàn) 26 RTL8019AS驅動程序設計 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 42 uIP在MCS51單片機上的調(diào)試 44結 論 49致謝 50參 考 文 獻 51基于MCS51單片機技術以太網(wǎng)接口設計摘 要現(xiàn)實生活中，許多的嵌入式系統(tǒng)設備已被廣泛地應用，由于當前硬件設計的 問題，未嵌入網(wǎng)絡連接模塊，使得這些嵌入式系統(tǒng)在使用上受到限制，而添置新設備又需要很高的成本。TCP/IP協(xié)議棧使得嵌入式系統(tǒng)可以通過Internet將通信距離無限擴展。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。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)單片機上網(wǎng)。傳輸層：主要為兩臺主機上的應用程序提供發(fā)送端到目的端的通信。在實現(xiàn)的過程中首先要了解封裝和分用的概念。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。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。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)。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的物理地址；另一部分向請求物理地址的主機發(fā)送解析結果。（5） 如果主機發(fā)現(xiàn)請求中的目的主機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應答幀。如果目的主機位于遠程網(wǎng)絡中，IP會將數(shù)據(jù)報先發(fā)送給路由器，然后又路由器進行轉發(fā)。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 目的IP地址：定義目的設備的網(wǎng)絡地址。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，但進行數(shù)據(jù)傳輸時的對等實體一定是相鄰設備（同一網(wǎng)絡）中的對等實體。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類型總長度標識標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60字節(jié)。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。數(shù)據(jù)部分的正確性則由高層協(xié)議予以保證。ICMP報文分為兩大類，差錯報告報文和查詢報文。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，請求應答報文對利用這4個字節(jié)匹配請求與應答報文。整個數(shù)據(jù)包均參與檢驗。主機可以用IP地址進行標識，IP地址是全局惟一的，再給主機上的進程賦予一個本地惟一的標識符（端口號），二者加起來，便形成了進程的全局惟一標識符。可以用一個完整的關聯(lián)描述一個socket連接：（協(xié)議，本地主機地址，本地端口號，遠程主機地址，遠程端口號）socket支持不同的傳輸層協(xié)議，當使用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。l 確認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。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。HTTP有以下幾個特點：1) 請求/響應，一旦建立了傳輸會話，一端（通常是瀏覽器）必須向響應的另一端發(fā)送HTTP請求。5) 支持高速緩存。與局域網(wǎng)額接口采用Realtek公司的網(wǎng)絡接口控制器RTL8019AS實現(xiàn)。(1) 通信數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。確切的說，網(wǎng)絡控制器是一個DTE（數(shù)據(jù)終端設備）。 RTL8019AS的內(nèi)部結構（1）RTL8019AS內(nèi)部有兩塊RAM區(qū)。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讀寫該RAM，即遠程DMA。0x10~0x17為遠程DMA地址，都可以用來作為遠程DMA端口，使用其中一個即可，本課題選用0x10。0x10~0x17是遠程DMA控制寄存器。發(fā)送完成或退出時內(nèi)部復位。上電時全0，某位置1開放對應的中斷。清零時只接受與節(jié)點地址匹配的包3AM置位時接受具有多發(fā)目標地址的包，清零時拒絕接受多發(fā)目標地址址包2AB置位時接受具有廣播目標地址的包，清零時拒絕接受廣播目標地址包。為物理目標地址時清零。5. TPSR：發(fā)送起始頁寄存器(04H；類型：0頁寫)該寄存器設置發(fā)送包的起始頁地址。11. RBCR0，l：遠程字節(jié)數(shù)寄存器(0AHamp。地址鎖存器用于實現(xiàn)單片機的地址/數(shù)據(jù)總線復用，選用常用的鎖存芯片74LS373。RESET為漏極開路輸出，故需接上拉電阻。下面將分別介紹這兩部分的設計思路。 在初始化操作之前需要對RTL8019AS進行熱復位操作和ISR寄存器的清零操作。定義了一個指針指