【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(rèn)先關(guān)IP，在初始化中再設(shè)定。4．由于uIP協(xié)議棧需要使用時(shí)鐘，為TCP和ARP的定時(shí)器服務(wù)。2．\unix\，了解uIP 的的主循環(huán)代碼架構(gòu)。類似于uip_input()函數(shù)，uip_periodic()函數(shù)返回時(shí)，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(yīng)用程序的主要接口是uip_appcall( )。（4） 支持多個(gè)主動連接和被動連接并發(fā)。5) 文件管理。服務(wù)器處理函數(shù)負(fù)責(zé)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(jì)算校驗(yàn)和。為了實(shí)現(xiàn)TCP狀態(tài)機(jī)。 接收到報(bào)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(yīng)答的同時(shí)，該工具也有可能應(yīng)答它所接收到得任何ICMP或ARP請求，這就允許存在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)互相Ping。 開始正確的ICMP報(bào)文？校驗(yàn)和正確否？ICMP請求？ICMP應(yīng)答？結(jié)束發(fā)送ICMP應(yīng)答應(yīng)答處理NNYYNYYN ICMP報(bào)文接收處理流程圖ICMP報(bào)文發(fā)送步驟如下:1) 復(fù)制數(shù)據(jù)到IP緩沖區(qū)中適當(dāng)?shù)奈恢谩?發(fā)送IP報(bào)文IP報(bào)文發(fā)送函數(shù)負(fù)責(zé)把需要發(fā)送的報(bào)文封裝成IP數(shù)據(jù)報(bào)，其中就要判斷報(bào)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(guān)系，以此來選擇是立即發(fā)送報(bào)文還是計(jì)時(shí)等待。若是可識別的IP報(bào)文，則進(jìn)行ARP緩存表的更新。注：本課題不實(shí)現(xiàn)IP分片和重組功能[10]。程序不主動學(xué)習(xí)不是發(fā)給自己IP地址的MAC地址信息，因?yàn)閱纹瑱C(jī)可以擴(kuò)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(yīng)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(bào)文。初始化時(shí)使BNRY=CURR1。5) 發(fā)送報(bào)文。若長度過小則添加字段，保證長度為最小報(bào)文長度，而最大報(bào)文長度則由上層應(yīng)用控制。發(fā)送報(bào)文時(shí)在RTL8019AS里面定義了兩個(gè)能存儲最大以太網(wǎng)報(bào)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(jìn)行初始化操作。第4章 軟件實(shí)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(qū)動程序的設(shè)計(jì)；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(jī)的INTT0、T1相接。主處理器選用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(jià)格便宜，易于獲取。09H；類型：0頁寫)這兩個(gè)寄存器設(shè)置遠(yuǎn)程DMA的起始地址。一般用作一個(gè)指針來指示主機(jī)己出的最后一個(gè)環(huán)形緩存頁。5PHY接收包為多發(fā)或廣播目標(biāo)地址時(shí)置位。4PRO置位時(shí)所以具有物理地址的包均接受。6RDC遠(yuǎn)程DMA完成時(shí)置位5CNT在一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)故障計(jì)數(shù)器(tally counters)的最高位為1時(shí)置位4OVW接收緩存用盡時(shí)置位3TXE發(fā)送出錯(cuò)位，當(dāng)一個(gè)包由于沖突過多而退出時(shí)置位2RXE當(dāng)包接收出現(xiàn)CRC、幀對位或幀丟失等錯(cuò)誤時(shí)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(yīng)。2TXP發(fā)送包時(shí)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(luò)的沖突檢測、沖突退避重發(fā)、檢測接收報(bào)文目的地址是否匹配、檢測報(bào)文CRC校驗(yàn)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(cuò)處理和I/O操作等進(jìn)行控制。這項(xiàng)功能包括載波監(jiān)聽、發(fā)送時(shí)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(jī)制[5]第3章 硬件實(shí)現(xiàn) 物理層接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)采用基于因特網(wǎng)的接入方式，實(shí)現(xiàn)串行通訊協(xié)議和以太網(wǎng)協(xié)議的轉(zhuǎn)換。HTTP允許瀏覽器和服務(wù)器協(xié)商一些細(xì)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(jì)算方法與IP數(shù)據(jù)報(bào)首部校驗(yàn)和的計(jì)算方法相同。也就是發(fā)送的數(shù)據(jù)部分第一個(gè)字節(jié)的序號。然后客戶根據(jù)服務(wù)器的熟知地址建立socket連接。為了保證信息能夠正確地到達(dá)指定的端進(jìn)程，必須顯示地給出全局惟一的信宿端得進(jìn)程表示符。 目的站不可達(dá)報(bào)文格式類型3代碼015校驗(yàn)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(yàn)和標(biāo)識符序號可選數(shù)據(jù)位88161616由請求報(bào)文發(fā)送，有應(yīng)答報(bào)文重復(fù) 回應(yīng)請求與應(yīng)答報(bào)文格式 字段類型8和0代碼檢驗(yàn)和標(biāo)識符序號可選數(shù)據(jù)位88161616由請求報(bào)文發(fā)送，由應(yīng)答報(bào)文重復(fù)注：類型0為回應(yīng)應(yīng)答報(bào)文，8為回應(yīng)請求報(bào)。與IP數(shù)據(jù)報(bào)首部校驗(yàn)和不同的地方是，ICMP校驗(yàn)和是整個(gè)報(bào)文的校驗(yàn)和，另外使用校驗(yàn)和進(jìn)行校驗(yàn)的設(shè)備不是中間的路由器，而是最終的目的地。實(shí)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(bào)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(bào)最大長度可達(dá)（即65535）個(gè)字節(jié)。IP層通過對以上兩個(gè)方面的統(tǒng)一達(dá)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(bào)協(xié)議，提供盡力而為（besteffort）的傳輸服務(wù)。l 目的以太網(wǎng)地址：定義目的設(shè)備的物理地址。如0x0800表示IPV4。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。其地址IB不匹配的主機(jī)將忽略這個(gè)幀。 地址解析協(xié)議ARP是IP能夠獲得與某個(gè)給定IP地址相關(guān)的主機(jī)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(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/。 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(bào)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(jī)芯片AT89C52，它能夠滿足需求，而且極為常用，價(jià)格便宜，易于獲取。嵌入式以太網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是在嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)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)。隨著Internet技術(shù)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(shè)計(jì) 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(bào)文協(xié)議 12 應(yīng)用層協(xié)議（HTTP協(xié)議） 16第3章 硬件實(shí)現(xiàn) 17 物理層接口實(shí)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(shí)現(xiàn) 26 RTL8019AS驅(qū)動程序設(shè)計(jì) 26 RTL8019AS的初始化 26 27 報(bào)文的接收 29 TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn) 30 地址解析協(xié)議ARP的是實(shí)現(xiàn) 30 網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn) 32 IP包處理 32 差錯(cuò)控制報(bào)文ICMP的實(shí)現(xiàn) 35 傳輸控制協(xié)議TCP的實(shí)現(xiàn) 37 應(yīng)用層（HTTP協(xié)議）的實(shí)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(jì)摘 要現(xiàn)實(shí)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(jì)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。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。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(shí)現(xiàn)單片機(jī)上網(wǎng)。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。在實(shí)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(gè)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(shí)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。（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(gè)包含其物理地址PB的ARP應(yīng)答幀。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(bào)先發(fā)送給路由器，然后又路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)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(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址。IP協(xié)議具有以下特點(diǎn)：（1）是點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議，雖然IP數(shù)據(jù)報(bào)攜帶源IP地址和目的IP地址，但進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的對等實(shí)體一定是相鄰設(shè)備（同一網(wǎng)絡(luò)）中的對等實(shí)體。IP數(shù)據(jù)報(bào)文格式如下表所示： IP數(shù)據(jù)報(bào)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(shí)間協(xié)議頭校驗(yàn)和源IP地址目的IP地址選項(xiàng)數(shù)據(jù)位448161631388163232普通的IP首部長為20字節(jié)，如果包括選項(xiàng)字段可達(dá)60字節(jié)。根據(jù)首部長度和總長度可以計(jì)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(bào)文分為兩大類，差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文和查詢報(bào)文。l 首部其它部分為4個(gè)字節(jié)，大部分差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文未用到這一部分，參數(shù)錯(cuò)報(bào)告報(bào)文用到其中的一個(gè)字節(jié)作為指針，請求應(yīng)答報(bào)文對利用這4個(gè)字節(jié)匹配請求與應(yīng)答報(bào)文。整個(gè)數(shù)據(jù)包均參與檢驗(yàn)。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(gè)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。可以用一個(gè)完整的關(guān)聯(lián)描述一個(gè)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(shí)，一個(gè)socket連接就是一個(gè)TCP連接。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(gè)字節(jié)的序號。l TCP選項(xiàng)是變長字段，位于TCP報(bào)頭的最后，由若干8位比特的字節(jié)組成，所有的選項(xiàng)都參與校驗(yàn)和的計(jì)算，選項(xiàng)可以開始于任何一個(gè)字節(jié)邊界，有兩種選項(xiàng)的格式：（1）只有選項(xiàng)類型的單字節(jié)選項(xiàng)。HTTP有以下幾個(gè)特點(diǎn)：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。5) 支持高速緩存。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(shí)現(xiàn)。(1) 通信數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。確切的說，網(wǎng)絡(luò)控制器是一個(gè)DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）。 RTL8019AS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）RTL8019AS內(nèi)部有兩塊RAM區(qū)。它實(shí)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。0x10~0x17為遠(yuǎn)程DMA地址，都可以用來作為遠(yuǎn)程DMA端口，使用其中一個(gè)即可，本課題選用0x10。0x10~0x17是遠(yuǎn)程DMA控制寄存器。發(fā)送完成或退出時(shí)內(nèi)部復(fù)位。上電時(shí)全0，某位置1開放對應(yīng)的中斷。清零時(shí)只接受與節(jié)點(diǎn)地址匹配的包3AM置位時(shí)接受具有多發(fā)目標(biāo)地址的包，清零時(shí)拒絕接受多發(fā)目標(biāo)地址址包2AB置位時(shí)接受具有廣播目標(biāo)地址的包，清零時(shí)拒絕接受廣播目標(biāo)地址包。為物理目標(biāo)地址時(shí)清零。5. TPSR：發(fā)送起始頁寄存器(04H；類型：0頁寫)該寄存器設(shè)置發(fā)送包的起始頁地址。11. RBCR0，l：遠(yuǎn)程字節(jié)數(shù)寄存器(0AHamp。地址鎖存器用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)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(shè)計(jì)思路。 在初始化操作之前需要對RTL8019AS進(jìn)行熱復(fù)位操作和ISR寄存器的清零操作。定義了一個(gè)指針指