【正文】 第一種方法不管是理解還是實現(xiàn)起來都是蠻簡單的，但是我們的這個設計要用的是第二種方法?，F(xiàn)在我們提出一個新的概念，也是一個新的傳輸方法，那就是組幀傳輸。 /* 綁定本地 IP 地址和端口號（作為 tcp 服務器） */ pcb = tcp_listen(pcb)。當返回的是一個新的 pcb 的時候，它會被當作一個新的參數(shù)發(fā)送給即將要分配的函數(shù)，因為當處于監(jiān)聽狀態(tài)的時候，連接對于內存的需求是很小的，所以tcp_listen（）函數(shù)會收回原有的連接內存，并重新的去分配一個相對較小的內存塊供監(jiān)聽狀態(tài)連接使用。 TCP 連接函數(shù)的建立 每個 新的 TCP 連接 都是 由函數(shù) tcp_new（）來創(chuàng)建的。 窗口的作用主要是進行流量的控制，一般是根據(jù)自己的窗口字段的大小來實現(xiàn)既定的目標，除此之外，它還能進行字節(jié)數(shù)接收的操作。接下來是 TCP 協(xié)議首部結構的各部分的應用。 ：和一般的流水管道一樣，為了防止堵塞， TCP 協(xié)議也規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁?。下面就是關于 TCP 的特征： ：協(xié)議規(guī)定，要想通過 TCP 而進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?，就必須在?shù)據(jù)傳輸之前，需要傳輸?shù)膬蓚€點要通過 TCP 連接來建立連接，只有當這個連接建立成功以后，才能進行下一步的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸。假如并不能找到一個合適的接口匹，那么也只能使用缺省的網(wǎng)絡接口了。 IP 發(fā)送包 函 數(shù) ip_output（）可以用來處理一個即將發(fā)送的數(shù)據(jù)包，然后再利用另一個函數(shù)ip_rout（）去尋找一個適合的網(wǎng)絡接口，最后順利的將包上傳出去。 IP 接收包 對于要接收的 IP 數(shù)據(jù)包，必須先讓 ip_input（）函數(shù)被設備驅動函數(shù) 調用后，才能開始進行處理。一般來說， IP數(shù)據(jù)包的總長度是可以達到 65535 字節(jié)的，然而在實際運用當中，對于這么龐大的數(shù)據(jù)包是不允許出現(xiàn)在底層鏈路的，如果存在這樣的情況，只會大大地增加數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤的可能性。 IP 處理 關于 IP 層來說 ，它所 研究的一般是和 信息的接收 有關 ， 除此之外，還有信息包的發(fā)送和轉發(fā)，甚至是 分片數(shù)據(jù)包的重裝。 要想使 動態(tài)內存池分配部分 得以實現(xiàn)，就需要用到 ， 文件 。相反，假如內存 在進行分配的時候，結果是不成功 ， 那么就出現(xiàn)返回來的值存在 NULL的情況，同時，我們要進行 分配 的空間大小 ，在一定程度上也應該受到內存對齊的干擾 ，結果分配的空間大小可能會比我們所申請 的稍微偏大。內存的釋放 ，相比內存的分配是不同的，可以說是截然相反的。 TCP 協(xié)議的功能很齊全，主要的功能有以下幾個 ： 能夠 提供超時重發(fā)， 能夠 檢驗數(shù)據(jù)， 能夠進行 流量控制和丟棄重復數(shù)據(jù)等等。當硬件接收到數(shù)據(jù)包的時候， 系統(tǒng) 就會 馬上 調用 input 指針指向該 函數(shù) 了 ；反之，當 IP 模塊有數(shù)據(jù)包發(fā)送的時候，就會調用 output 指針指向的函數(shù)；當 ARP 模塊有數(shù)據(jù)包發(fā)送時，同樣會調用 linkoutput 指針指向的函數(shù)。詳細的電平轉換電路圖如下： 圖 37 RS232 電平轉換電路第四章 軟件介紹 11 第四 章 軟件介紹 LWIP 協(xié)議棧簡介 在網(wǎng)絡傳輸中，為了順利地完成通訊，必須使用具有多層 以上的多種協(xié)議，這些協(xié)議按一定的層次順序組合在一起， 便會組成 一個協(xié)議棧（ Protocol STack）了， 換句話說，也叫 協(xié)議族（ Protocol Suite）。詳細的接口電路圖如下： 圖 34 JTAG 下載電路 復位電路 復位電路是一 個很簡單的電路，如下電路圖所示，當按下開關 S2 的時候，電路接通，復位引腳電平就會降低，因此就達到了系統(tǒng)復位的效果。 電源模塊設計 在實驗的設計過程中，要想使實驗中的各個模塊能夠正常的運行 ，就需要對STM32F107 芯片 提供有效 且充足 的電源。 對于 STM32F107 芯片來說，他不僅功能非常的強大，而且性價比也 是 非常的高。 80 個 5v 容忍的通用 I/O 口，還支持 10 個定時器的串口，其他的例如： CAN、 USB、 USRT和 以太網(wǎng) 等都收到它的支持。 MII 或 RMII 的以太網(wǎng)物理 PHY 接口，因此，我們可以非常靈活的選擇物理 PHY 接口 。 眾所周知， CortexM3是由 CortexM系列 所 發(fā)布的 ，這 一款 相對于其他系列的來說是 非常的好用 的，其中配有低功耗的 內核 處理器 。而有所區(qū)別的是在功能上有所加強，內部組成有 ： 配有一個 CortexM4 內核，以太網(wǎng)接口?？旌?crypto/hash 模塊，一般它的 時鐘頻率可 以高達 168MHz， 還有 2 個USBOTGFS 接口。第二章 主控芯片的選擇 3 第二章 主控芯片的選擇 STM32 微型控制器的選擇 在 開始設計之前，需要選用同時具有網(wǎng)絡接口的以太網(wǎng)和 RS232接口的微型控制器，同時要滿足設計的其他的一 些具體功能，我們不得不選擇一個合適的微控制器。所以 STM32F107 芯片顯然能達到這個要求，它同時具有以太網(wǎng)和 RS232 接口的功能，能同時連接以太網(wǎng)接口和 RS232 接口，并在兩者之間起到一個“橋梁”的作用，使兩者在進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候，對各自發(fā)來的數(shù)據(jù)包進行解包第一章 方 案介紹 2 和打包的操作，最終轉換成能傳向對方的數(shù)據(jù)。由于智能建筑的迅猛發(fā)展，為了滿足智能建筑現(xiàn)場不同功能模塊的信息交換，以及不同網(wǎng)絡接口的數(shù)據(jù)傳輸要求。 2nd, implements a gateway with Ether interface and RS232 interfaces。 畢業(yè)設計（ 論文 ） 作者簽名： 簽字日期： 年 月 日 畢業(yè)設計（ 論文 ） 版權使用授權書 本 畢業(yè)設計（ 論文 ） 作者完全了解 學校 有關保留、使用論文的規(guī)定。 網(wǎng)關設計 的軟件應該采用模塊化設計，每個相應的模塊都應該做成獨立的函數(shù)，以便調用時更省時，運用主程序和中斷服務程序對數(shù)據(jù)傳輸功能進行軟件實現(xiàn)。要求信息共享，生產過程信息化、網(wǎng)絡化管理。除此之外，在設計軟件程序的時候，設計 必須要完成以太網(wǎng) TCP 協(xié)議到串行數(shù)據(jù)協(xié)議的轉換傳輸。然后根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程寫出相應的程序流程圖和程序， 最終結合硬件設備來完成本次的設計。 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 時鐘頻率 是 72MHz，同時還配有 USBFS 接口；互聯(lián)型芯片（ STM32F107）的 時鐘頻率 也是 72MHz， 但是卻配有 2 個 USBOTGFS 接口。 在使用的過程中 ，一般 多達 9 路 的 信 號 RMII和 17 路 的 信號 MII, STM32F107 的無關介質端口 是可以被物理設備連接的 。 以上介紹的接口都是可以通過 各個復用功能 的作用，最終映射到不同的引腳上去的，其目的就是為了 能 在設計中 更好的 去 開發(fā)利用。 低功耗模式的靈活電源 ，還有時鐘管理。顯然，盡量的減少對外圍電路的設計，會減少我們設計的一大部分時間。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。因此，我們選取 SPX1117 芯片來實現(xiàn)對 STM32 芯片 電壓的轉換， SPX 芯片是一種常用的 穩(wěn)壓芯片，能夠產生 的穩(wěn)壓電源，對我們系統(tǒng)的正常運行至關重 要。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)接口硬件連線設計 RS232通訊電路設計 一般來說， STM32F107 芯片 的接口電路的電平為 1TL，但是標準的 RS232 電平是采用負邏輯形式的，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)關硬件設計 10 邏輯“ 0”電平，而 315v 間的電平為邏輯“ 1”電平。 pbuf 結構體定義 LWIP 協(xié)議棧中的數(shù)據(jù)包是用 pbuf 結構體來進行定義的，該結構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 需要用到的 pbuf 數(shù)據(jù)包 ，其中， 當你要運用當前的數(shù)據(jù)包的時候，就需要用到 payload 指針， 而當前的 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 領域的總數(shù) 也是需要 totl_en 來表示的 ， 然而當前 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 則包含一個參考計數(shù)。假如沒能找到網(wǎng)絡接口的 IP 地址與我們所傳進的數(shù)據(jù)包的目的地址相同，這個包就應當被轉發(fā)，可以利用函數(shù) ip_forward（）對包進行轉發(fā)。 內存堆的分配 聽起來似乎很難理解 ，但是它的原理其實 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 內存大小的模塊 ，然后對其進行管理。所以為了能夠減少內存碎片，比較好的方法就是分配 釋放 分配釋放。假如多個線程同時在進行內存的申請和釋放的時，申請所耗時間一定會延長的，因為多個信號量會出現(xiàn) 等待狀態(tài)。 UDP 協(xié)議 。 接下來就是一個 8bit 的服務型字段，這個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)的服務類型，例如：最大吞吐量，最小延時，最高可靠性等等。還有 8 位協(xié)議字段是用來記錄 IP 數(shù)據(jù)包的來源的。我們需要的網(wǎng)絡接口已經(jīng)被安放在鏈表中并加以排序，是支持線性查詢的。 如果想要找到一個合適的網(wǎng)絡接口，我們可以利用 ip_route（）函數(shù)來實現(xiàn)，它可以通過線性查找網(wǎng)絡接口列表很容易的找到我們所想要的接口。取而代之的是那些協(xié)議可以直接的去調用 ip_output_if（）函數(shù)。除此之外，必須確認數(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，假如沒有得到確認的數(shù)據(jù)，那么就需要重新發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方接收了重復的數(shù)據(jù)包就會將其丟掉，而失序包 就將被還原成正確的序列。 TCP 協(xié)議結構 TCP 協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃允欠浅５母叩模挥行枰l(fā)送的應用數(shù)據(jù)被拆分成比較合適的數(shù)據(jù)塊的時候， TCP 協(xié)議才會對其進行發(fā)送。在建立了一個新的連接的時候，我們的 SYN 標志就會置向 1 的位置，最后加上主機的初始序號 ISN 后，我們的這個主機將要發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)序號就會變?yōu)?ISN+1 了。 在 TCP 的報文段中，有時候也會出現(xiàn)數(shù)據(jù)部分沒有值的狀態(tài)。在以上函數(shù)的原型中， pcb 表示我們準備綁定的連接，ipaddr 表示綁定的 IP 地址， port 表示綁定的本地端口號。 TCP 服務器端的系統(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。 RS232的通訊 如今，對于網(wǎng)絡數(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)絡利用率。 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置合適的幀結束符的，因此在實際的工程中，這中方法是可以得到很好的運用的，因