【正文】 進(jìn)行初始化。 (3)利用接收起始頁地址 PSTART 和接收停止頁地址 PSTOP 構(gòu)造一個(gè)緩沖環(huán)，即接收緩沖區(qū)。 (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。 收發(fā)子包程序 以太網(wǎng)幀格式可參見前面的表 22?？刂平邮站彌_區(qū)的有兩個(gè)寄存器 CURR、 BNRY。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)幀來進(jìn)行相應(yīng)的處理的。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。 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)上的過程。 2)初始化遠(yuǎn)程字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器 (RBCR0～ 1)，它的值為傳送過來的幀的長度。 2)初始化傳輸字節(jié)寄存器 (TBCR0～ 1)，它的值為需要發(fā)送的幀的長度。這個(gè)過程是由RTL8019AS 通過本地 DMA 自動(dòng)完成的。 第二個(gè)步驟 :遠(yuǎn)程 DMA 在 AT89S51 的控制下將接收緩沖環(huán)中的幀讀入存儲(chǔ)區(qū)。 解包的過程很簡(jiǎn)單，參照前面已經(jīng)給出的 ARP、 UDP 包的格式和解包流程進(jìn)行解包，最后通過 UART 把有用數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端。這些不足的地方 也在論文完結(jié)的過程中慢慢完善。 在論文設(shè)計(jì)中，自己還是有不足的地方： ① 說畫圖軟件的不熟悉，以至于畫電路圖的時(shí)候常常出錯(cuò)。這一過程也是直到 RBCR 寄存器為 0 時(shí)才結(jié)束，數(shù)據(jù)端口的地址根據(jù)我們前面的硬件設(shè)計(jì)為 310H。 4)初始化邊界寄存器 BNRY，它的值為接收緩沖區(qū)所接收到的最后數(shù)據(jù)的頁面指針，同時(shí)作為遠(yuǎn)程 DMA 的讀指針。 3)對(duì)收到的數(shù)據(jù)根據(jù) TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行解包，最后通過 UART 送到終端 。具體流程如下 : 1)初始化發(fā)送起始地址 (TPSR)，初始化為 0x40。為此，我們先需要對(duì)與遠(yuǎn)程 DMA 操作有關(guān)寄存器 :DMA 地址寄存器 (RSAR0～ 1)、遠(yuǎn)程字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器 (RBCR0～ 1)進(jìn)行初始化，再通過命令寄存器 (CR)發(fā)出遠(yuǎn)程 DMA 寫操作。如果是 UDP 的接收程序，則由于校驗(yàn)和字段是發(fā)送端計(jì)算后填充好的，所以如果傳輸無誤的話執(zhí)行該算法后應(yīng)得 0，如果不為 0 則說明傳輸有誤。 ICMP 協(xié)議的實(shí)現(xiàn) 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。 己知在 10M 以太網(wǎng)的接入方式中，無論是 ARP 應(yīng)答或 ARP 請(qǐng)求，以下部分的值是固定的，以太網(wǎng)首部的幀類型為 0806H， ARP 協(xié)議幀中的硬件類型為 0001H，協(xié)議類型為 0800H，硬件地址長度為 06H，協(xié)議地址長度為 04H，操作碼 OPARP 請(qǐng)求時(shí)其值為0001H。接收以太網(wǎng)幀如圖 41 所示。 (11)設(shè)置網(wǎng)卡地址寄存器 PAR0～ 5，它用來存儲(chǔ)正在使用的 RTL8019AS 的 MAC地址。 (5)初始化接收設(shè)置寄存器 RCR 為 0xcc，使得接收緩沖區(qū)僅接收自己地址的數(shù)據(jù)包 (包括廣播地址數(shù)據(jù)包 )和多點(diǎn)播地址包，小于 64 字節(jié)的包丟棄，校驗(yàn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包也不接收。 (2)初始化發(fā)送起始地址 TPSR。具體操作為施加一個(gè)高電平，然后施加一個(gè)低電平。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 20 第 4 章 嵌入式 TCP/IP 及其軟件設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中，處理器 AT89S51 需要為 RTL8019AS 網(wǎng)絡(luò)接口芯片提供 初始配置和數(shù)據(jù)接口等，主要包括對(duì)接口芯片的初始化，網(wǎng)絡(luò)接口芯片的 DMA 讀寫，發(fā)送和接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。常用的網(wǎng)絡(luò)接口一般是 BNC 的， BNC 接口方式支持 8 芯雙絞線或同軸電纜。 RTL8019AS 及其與以太網(wǎng)的接口說明 讓 RTL8019AS 工作在最簡(jiǎn)單的跳線模式，只需將第 65 腳 JP 接高電平即可。地址識(shí)別邏輯對(duì)接收幀的目的地址與預(yù)先設(shè)置的本地物理地址進(jìn)行比較，如不同且不滿足廣播或組播地址的設(shè)置要求，該幀數(shù)據(jù)將被拒收。 RTL8019AS 的工作原理 按數(shù)據(jù)鏈路的不同，可以將 RTL8019AS 內(nèi)部劃分為遠(yuǎn)程 DMA(Remote DMA)通道和本地 (Local DMA)通道兩個(gè)部分。 IMR 中斷屏蔽寄存器，設(shè)置成 0x00，屏蔽所有的中斷 。用戶通過這個(gè)判斷網(wǎng)卡的接杜曉華：基于單片機(jī)的以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì) 17 收緩沖區(qū)沒有包可以讀。當(dāng)加到最后的空頁 (本設(shè)計(jì)中是 0x80， PSTOP)時(shí)，將 CURR 置為接收緩沖區(qū)的第一頁 (這里是 0x4c， PSTART)，也是網(wǎng)卡自動(dòng)完成的。頁的地址就是地址的高 8 位，頁地址為 0x40～ 0x7f。 CR 寄存器是控制命令寄存器，地址是 00H，這個(gè)寄存器用來選擇寄存器頁，控制ISA 總線接口 即插即用 （ PnP） 8Kx16SRAM Boot ROM 端口 EEPROM 端口 MAC 邏輯 ENA（編碼譯碼）邏輯 AUI 接口 雙絞線接口 圖 32 RTL8019AS 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 16 遠(yuǎn)程 DMA 操作。 RTL8019AS 內(nèi)部結(jié)構(gòu) RTL8019AS 芯片主要功能模塊包括 :ISA 總線接口、 MAC 引擎，集成的緩沖區(qū)內(nèi)存，串行 EEPROM 接口和具有 10BaseT、 10Base2 和 10Base5 的完整模擬前端。它集 Flash 程序存儲(chǔ)器 (既可在線編程 ISP 也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程 )及通用 8 位微處理器于單片芯片中。 UDP 也正符合某些實(shí)時(shí)應(yīng)用要求以恒定的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，并且允許在網(wǎng)絡(luò)發(fā)擁塞時(shí)丟失一些數(shù)據(jù)，但不允許數(shù)據(jù)有太大 的時(shí)延的要求。 校驗(yàn)和 :占 16bit，防止 UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸中出錯(cuò)。 UDP(user Datagram Protocol)是一個(gè)簡(jiǎn)單的面向應(yīng)用的傳輸層協(xié)議，不提供可靠信道。 傳輸層 傳輸層為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的邏輯通信。 ICMP 的報(bào)文格式如 25 所示。一般每經(jīng)過路由器時(shí)減一，因此通過 TTL 可以算出數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地所經(jīng)過的路由器個(gè)數(shù)。數(shù)據(jù)報(bào)可能不按順序到達(dá)，可能丟失，可能受損。其它計(jì)算機(jī)要同系統(tǒng)進(jìn)行主動(dòng)通信，系統(tǒng)就必須要實(shí)現(xiàn) ARP 即響應(yīng)協(xié)議。 IP 地址是為每個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī) (或路由器 )分配的一個(gè)在全世界范圍惟一的一個(gè) 32bit 的標(biāo)示符。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 8 FCS：是校驗(yàn)位， 4 個(gè)字節(jié) ，由芯片字段生成。 首先從一個(gè)以太網(wǎng)基本幀的格式來分析。 封裝 當(dāng)應(yīng)用程序用 TCP 傳送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)被送入?yún)f(xié)議棧中，然后逐個(gè)每一層直到被當(dāng)做一串比特流送入網(wǎng)絡(luò)。這一層使用的主要協(xié)議還有地址轉(zhuǎn)換協(xié)議、反向地址解析協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文協(xié)議和 Inter 組管理協(xié)議。 的每個(gè)物理層協(xié)議都可以從三方面說明其特征，這三 方面是 速度、 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 4 信號(hào)傳輸方式和物理介質(zhì)類型。收發(fā)器執(zhí)行物理功能，其中包括沖突檢測(cè)及收發(fā)器電纜將收發(fā)器連接到工作站上。 （ 3）通用性 杜曉華：基于單片機(jī)的以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì) 3 TCP/IP 是一套定義各計(jì)算機(jī)如何通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通 信 的協(xié)約，是目前所實(shí)現(xiàn)的最成功的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是 Inter 互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。主要表現(xiàn)在以下幾方面： （ 1）實(shí)時(shí)性 在學(xué)術(shù)上， Ether 用于自動(dòng)控制的致命弱點(diǎn)是 CSMA/CD 通訊協(xié)議所具備的 Nondeterminism 特性。在一些應(yīng)用系統(tǒng)中，超過一定的時(shí)限。 嵌入式系統(tǒng)不同于一般的系統(tǒng)，有以下一些特性： （ 1） 體積小，在智能設(shè)備、儀器儀表、信息家電等應(yīng)用場(chǎng)合， 由于對(duì)產(chǎn) 品的體積、成本等因素考慮，一般要求將計(jì)算機(jī)控制部分安裝在 系統(tǒng)內(nèi)部，并且要求所占用的空間盡可能地小。 關(guān)鍵詞 ：以太網(wǎng)； TCP/IP 協(xié)議； 51 單片機(jī)； RTL8019AS 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 II ABSTRACT Based on analizing the ether protocol and ether control chip RTL8019AS, the hardware is provided by using 51 serious MCU and RTL8019AS. In the paper, the program using to send and receive data through RTL8019AS are also discussed, and a simple embedded TCP/IP protocols is also realized to plete TCP/IP munications. Key words： Ether； TCP/IP protocol； 51 Microcontroller； RTL8019AS 杜曉華：基于單片機(jī)的以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 .............................................................. I ABSTRACT .......................................................... II 第 1 章 引 言 ...................................................... 1 嵌入式系統(tǒng) .................................................. 1 以太網(wǎng)和 ........................................... 2 第 2 章 網(wǎng) 絡(luò)協(xié)議說明 ................................................. 5 TCP/IP 協(xié)議簡(jiǎn)介 .............................................. 5 TCP/IP 協(xié)議的分層結(jié)構(gòu) .................................. 5 TCP/IP 協(xié)議的封裝和 分用 ...................................... 6 封裝 ................................................... 6 分用 ................................................... 7 鏈路層 ...................................................... 7 網(wǎng)際層 ...................................................... 8 傳輸層 ..................................................... 11 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) ................................................... 13 RTL8019AS 功能分析 .......................................... 14 RTL8019AS 主要性能 .................................... 14 RTL8019AS 內(nèi)部結(jié)構(gòu) .................................... 14 RTL8O19AS 的工作模式 .................................. 15 寄存器及 I/0 地址分配 .................................. 15 RTL8019AS 的工作原理 .................................. 17 硬件電路設(shè)計(jì) ............................................... 18 AT89S51 與 RTL8019AS 的連接說明 ........................ 18 RTL8019AS 及其與以太網(wǎng)的接口說明 ...................... 18 其它主要元器件 ............................................. 19 網(wǎng)卡濾波器 FB2022 ..................................... 19 數(shù)據(jù)寄存器 62256 ...................................... 19 第 4 章 嵌入式 TCP/IP 及其軟件設(shè)計(jì) ................................... 20 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 系統(tǒng)初始化 ................................................. 20 RTL8019AS 的初始化 ...............