【正文】 第一種方法不管是理解還是實(shí)現(xiàn)起來(lái)都是蠻簡(jiǎn)單的，但是我們的這個(gè)設(shè)計(jì)要用的是第二種方法?，F(xiàn)在我們提出一個(gè)新的概念，也是一個(gè)新的傳輸方法，那就是組幀傳輸。 /* 綁定本地 IP 地址和端口號(hào)（作為 tcp 服務(wù)器） */ pcb = tcp_listen(pcb)。當(dāng)返回的是一個(gè)新的 pcb 的時(shí)候，它會(huì)被當(dāng)作一個(gè)新的參數(shù)發(fā)送給即將要分配的函數(shù)，因?yàn)楫?dāng)處于監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)候，連接對(duì)于內(nèi)存的需求是很小的，所以tcp_listen（）函數(shù)會(huì)收回原有的連接內(nèi)存，并重新的去分配一個(gè)相對(duì)較小的內(nèi)存塊供監(jiān)聽狀態(tài)連接使用。 TCP 連接函數(shù)的建立 每個(gè) 新的 TCP 連接 都是 由函數(shù) tcp_new（）來(lái)創(chuàng)建的。 窗口的作用主要是進(jìn)行流量的控制，一般是根據(jù)自己的窗口字段的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)既定的目標(biāo)，除此之外，它還能進(jìn)行字節(jié)數(shù)接收的操作。接下來(lái)是 TCP 協(xié)議首部結(jié)構(gòu)的各部分的應(yīng)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(guān)于 TCP 的特征： ：協(xié)議規(guī)定，要想通過(guò) TCP 而進(jìn)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€(gè)點(diǎn)要通過(guò) TCP 連接來(lái)建立連接，只有當(dāng)這個(gè)連接建立成功以后，才能進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸。假如并不能找到一個(gè)合適的接口匹，那么也只能使用缺省的網(wǎng)絡(luò)接口了。 IP 發(fā)送包 函 數(shù) ip_output（）可以用來(lái)處理一個(gè)即將發(fā)送的數(shù)據(jù)包，然后再利用另一個(gè)函數(shù)ip_rout（）去尋找一個(gè)適合的網(wǎng)絡(luò)接口，最后順利的將包上傳出去。 IP 接收包 對(duì)于要接收的 IP 數(shù)據(jù)包，必須先讓 ip_input（）函數(shù)被設(shè)備驅(qū)動(dòng)函數(shù) 調(diào)用后，才能開始進(jìn)行處理。一般來(lái)說(shuō)， IP數(shù)據(jù)包的總長(zhǎng)度是可以達(dá)到 65535 字節(jié)的，然而在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，對(duì)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(huì)大大地增加數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性。 IP 處理 關(guān)于 IP 層來(lái)說(shuō) ，它所 研究的一般是和 信息的接收 有關(guān) ， 除此之外，還有信息包的發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)，甚至是 分片數(shù)據(jù)包的重裝。 要想使 動(dòng)態(tài)內(nèi)存池分配部分 得以實(shí)現(xiàn)，就需要用到 ， 文件 。相反，假如內(nèi)存 在進(jìn)行分配的時(shí)候，結(jié)果是不成功 ， 那么就出現(xiàn)返回來(lái)的值存在 NULL的情況，同時(shí)，我們要進(jìn)行 分配 的空間大小 ，在一定程度上也應(yīng)該受到內(nèi)存對(duì)齊的干擾 ，結(jié)果分配的空間大小可能會(huì)比我們所申請(qǐng) 的稍微偏大。內(nèi)存的釋放 ，相比內(nèi)存的分配是不同的，可以說(shuō)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(gè) ： 能夠 提供超時(shí)重發(fā)， 能夠 檢驗(yàn)數(shù)據(jù)， 能夠進(jìn)行 流量控制和丟棄重復(fù)數(shù)據(jù)等等。當(dāng)硬件接收到數(shù)據(jù)包的時(shí)候， 系統(tǒng) 就會(huì) 馬上 調(diào)用 input 指針指向該 函數(shù) 了 ；反之，當(dāng) IP 模塊有數(shù)據(jù)包發(fā)送的時(shí)候，就會(huì)調(diào)用 output 指針指向的函數(shù)；當(dāng) ARP 模塊有數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)，同樣會(huì)調(diào)用 linkoutput 指針指向的函數(shù)。詳細(xì)的電平轉(zhuǎn)換電路圖如下： 圖 37 RS232 電平轉(zhuǎn)換電路第四章 軟件介紹 11 第四 章 軟件介紹 LWIP 協(xié)議棧簡(jiǎn)介 在網(wǎng)絡(luò)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(huì)組成 一個(gè)協(xié)議棧（ Protocol STack）了， 換句話說(shuō)，也叫 協(xié)議族（ Protocol Suite）。詳細(xì)的接口電路圖如下： 圖 34 JTAG 下載電路 復(fù)位電路 復(fù)位電路是一 個(gè)很簡(jiǎn)單的電路，如下電路圖所示，當(dāng)按下開關(guān) S2 的時(shí)候，電路接通，復(fù)位引腳電平就會(huì)降低，因此就達(dá)到了系統(tǒng)復(fù)位的效果。 電源模塊設(shè)計(jì) 在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要想使實(shí)驗(yàn)中的各個(gè)模塊能夠正常的運(yùn)行 ，就需要對(duì)STM32F107 芯片 提供有效 且充足 的電源。 對(duì)于 STM32F107 芯片來(lái)說(shuō)，他不僅功能非常的強(qiáng)大，而且性價(jià)比也 是 非常的高。 80 個(gè) 5v 容忍的通用 I/O 口，還支持 10 個(gè)定時(shí)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(duì)于其他系列的來(lái)說(shuō)是 非常的好用 的，其中配有低功耗的 內(nèi)核 處理器 。而有所區(qū)別的是在功能上有所加強(qiáng)，內(nèi)部組成有 ： 配有一個(gè) CortexM4 內(nèi)核，以太網(wǎng)接口?？旌?crypto/hash 模塊，一般它的 時(shí)鐘頻率可 以高達(dá) 168MHz， 還有 2 個(gè)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(shè)計(jì)之前，需要選用同時(shí)具有網(wǎng)絡(luò)接口的以太網(wǎng)和 RS232接口的微型控制器，同時(shí)要滿足設(shè)計(jì)的其他的一 些具體功能，我們不得不選擇一個(gè)合適的微控制器。所以 STM32F107 芯片顯然能達(dá)到這個(gè)要求，它同時(shí)具有以太網(wǎng)和 RS232 接口的功能，能同時(shí)連接以太網(wǎng)接口和 RS232 接口，并在兩者之間起到一個(gè)“橋梁”的作用，使兩者在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，對(duì)各自發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包第一章 方 案介紹 2 和打包的操作，最終轉(zhuǎn)換成能傳向?qū)Ψ降臄?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(chǎng)不同功能模塊的信息交換，以及不同網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)（ 論文 ） 作者簽名： 簽字日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 版權(quán)使用授權(quán)書 本 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 作者完全了解 學(xué)校 有關(guān)保留、使用論文的規(guī)定。 網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì) 的軟件應(yīng)該采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)相應(yīng)的模塊都應(yīng)該做成獨(dú)立的函數(shù)，以便調(diào)用時(shí)更省時(shí)，運(yùn)用主程序和中斷服務(wù)程序?qū)?shù)據(jù)傳輸功能進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)。要求信息共享，生產(chǎn)過(guò)程信息化、網(wǎng)絡(luò)化管理。除此之外，在設(shè)計(jì)軟件程序的時(shí)候，設(shè)計(jì) 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(zhuǎn)換傳輸。然后根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程寫出相應(yīng)的程序流程圖和程序， 最終結(jié)合硬件設(shè)備來(lái)完成本次的設(shè)計(jì)。 系列 ：對(duì)于這種 系列 來(lái)說(shuō)，一般 分為基本型和互聯(lián)型兩種，基本型芯片（ STM32F103）的 時(shí)鐘頻率 是 72MHz，同時(shí)還配有 USBFS 接口；互聯(lián)型芯片（ STM32F107）的 時(shí)鐘頻率 也是 72MHz， 但是卻配有 2 個(gè) USBOTGFS 接口。 在使用的過(guò)程中 ，一般 多達(dá) 9 路 的 信 號(hào) RMII和 17 路 的 信號(hào) MII, STM32F107 的無(wú)關(guān)介質(zhì)端口 是可以被物理設(shè)備連接的 。 以上介紹的接口都是可以通過(guò) 各個(gè)復(fù)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(shè)計(jì)中 更好的 去 開發(fā)利用。 低功耗模式的靈活電源 ，還有時(shí)鐘管理。顯然，盡量的減少對(duì)外圍電路的設(shè)計(jì)，會(huì)減少我們?cè)O(shè)計(jì)的一大部分時(shí)間。這樣一來(lái)，我們的 以太網(wǎng)就可以很容易地通過(guò) STM32F107 芯片與 RS232 之間形成信息交換了。因此，我們選取 SPX1117 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) STM32 芯片 電壓的轉(zhuǎn)換， SPX 芯片是一種常用的 穩(wěn)壓芯片，能夠產(chǎn)生 的穩(wěn)壓電源，對(duì)我們系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)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(shè)計(jì) RS232通訊電路設(shè)計(jì) 一般來(lái)說(shuō)， STM32F107 芯片 的接口電路的電平為 1TL，但是標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 電平是采用負(fù)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(guān)硬件設(shè)計(jì) 10 邏輯“ 0”電平，而 315v 間的電平為邏輯“ 1”電平。 pbuf 結(jié)構(gòu)體定義 LWIP 協(xié)議棧中的數(shù)據(jù)包是用 pbuf 結(jié)構(gòu)體來(lái)進(jìn)行定義的，該結(jié)構(gòu)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(gè) 需要用到的 pbuf 數(shù)據(jù)包 ，其中， 當(dāng)你要運(yùn)用當(dāng)前的數(shù)據(jù)包的時(shí)候，就需要用到 payload 指針， 而當(dāng)前的 pbuf 長(zhǎng)度則需要 totl_en 來(lái)表示，第四章 軟件介紹 12 在 pbuf 鏈中接下來(lái)的 pbufs 的所有 len 領(lǐng)域的總數(shù) 也是需要 totl_en 來(lái)表示的 ， 然而當(dāng)前 pbuf 的長(zhǎng)度 則是需要利用 len 來(lái)表示的 ， flags 和 type 表示的是 pbuf 的類型，具體來(lái)說(shuō)， pbuf 具有三種類型，分別是 pbuf ram、 pbuf rom 和 pbuf pool， ref 則包含一個(gè)參考計(jì)數(shù)。假如沒(méi)能找到網(wǎng)絡(luò)接口的 IP 地址與我們所傳進(jìn)的數(shù)據(jù)包的目的地址相同，這個(gè)包就應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)，可以利用函數(shù) ip_forward（）對(duì)包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 內(nèi)存堆的分配 聽起來(lái)似乎很難理解 ，但是它的原理其實(shí) 很簡(jiǎn)單， 說(shuō)得通俗易懂的話，就是在數(shù)據(jù)傳輸之前，先確定 好 一個(gè) 內(nèi)存大小的模塊 ，然后對(duì)其進(jìn)行管理。所以為了能夠減少內(nèi)存碎片，比較好的方法就是分配 釋放 分配釋放。假如多個(gè)線程同時(shí)在進(jìn)行內(nèi)存的申請(qǐng)和釋放的時(shí)，申請(qǐng)所耗時(shí)間一定會(huì)延長(zhǎng)的，因?yàn)槎鄠€(gè)信號(hào)量會(huì)出現(xiàn) 等待狀態(tài)。 UDP 協(xié)議 。 接下來(lái)就是一個(gè) 8bit 的服務(wù)型字段，這個(gè)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(wù)類型，例如：最大吞吐量，最小延時(shí)，最高可靠性等等。還有 8 位協(xié)議字段是用來(lái)記錄 IP 數(shù)據(jù)包的來(lái)源的。我們需要的網(wǎng)絡(luò)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(gè)合適的網(wǎng)絡(luò)接口，我們可以利用 ip_route（）函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它可以通過(guò)線性查找網(wǎng)絡(luò)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(diào)用 ip_output_if（）函數(shù)。除此之外，必須確認(rèn)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(lái)的信號(hào)，假如沒(méi)有得到確認(rèn)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(fù)的數(shù)據(jù)包就會(huì)將其丟掉，而失序包 就將被還原成正確的序列。 TCP 協(xié)議結(jié)構(gòu) TCP 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃允欠浅５母叩?，只有需要發(fā)送的應(yīng)用數(shù)據(jù)被拆分成比較合適的數(shù)據(jù)塊的時(shí)候， TCP 協(xié)議才會(huì)對(duì)其進(jìn)行發(fā)送。在建立了一個(gè)新的連接的時(shí)候，我們的 SYN 標(biāo)志就會(huì)置向 1 的位置，最后加上主機(jī)的初始序號(hào) ISN 后，我們的這個(gè)主機(jī)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)序號(hào)就會(huì)變?yōu)?ISN+1 了。 在 TCP 的報(bào)文段中，有時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)部分沒(méi)有值的狀態(tài)。在以上函數(shù)的原型中， pcb 表示我們準(zhǔn)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(hào)。 TCP 服務(wù)器端的系統(tǒng)初始化函數(shù)段過(guò)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(duì)于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笤絹?lái)越高，不僅需要速度快，而且還要求非常高的網(wǎng)絡(luò)利用率。 第四章 軟件介紹 21 通過(guò)對(duì)以上兩種組幀的大概描述可以知道： 第一種組幀是需要設(shè)置合適的幀結(jié)束符的，因此在實(shí)際的工程中，這中方法是可以得到很好的運(yùn)用的，因