【正文】 8位模式。片內(nèi)JTAG調(diào)試電路提供全速，非侵入式的電路內(nèi)調(diào)試。 MCU與計算機之間通過RS232標(biāo)準(zhǔn)總線進行數(shù)據(jù)通訊，本課題采用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232實現(xiàn)他們之間的電平兼容，而RTL8019AS與局域網(wǎng)之間是通過采用無屏蔽雙絞線的RJ45接口，RTL8019AS已內(nèi)置了10BASET的收發(fā)器，故接口部分電路比較簡單，只需要外接1個隔離濾波器PPT TPN+、TPN為接收線，TPOUT+、TPOUT－為發(fā)送線，經(jīng)隔離后的4根線與RJ45接口相連。EMIT采用桌面計算機或高性能的嵌入式處理器作為網(wǎng)關(guān)，稱為emGateway，上面支持TCP/IP協(xié)議并運行HTTP服務(wù)程序，形成一個用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進行遠程訪問的服務(wù)器。與TCP兩端口所連接的實體中，一端為應(yīng)用程序進程或用戶，另一端則為底層協(xié)議，如IP協(xié)議?；貜?fù)信息到局域網(wǎng)的過程與上面正好相反。因此，對于以單片機為中心的嵌入式設(shè)備，如何充分利用現(xiàn)有的Internet網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，已成為當(dāng)今電子世界中的熱門話題。三是直接實現(xiàn)方案，即在8位單片機中實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議來實現(xiàn)Internet的接入功能。因為32位處理器有足夠的資源可以擴充利用，RAM和ROM可以做得足夠大，整個TCP/IP協(xié)議族可以做到系統(tǒng)里面去，甚至可以嵌入一個帶TCP/IP協(xié)議族的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。它通常把通用計算機中許多板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，有利于嵌入式處系統(tǒng)設(shè)計趨于小型化，并且具有高效率、高可靠性等優(yōu)點。這一點就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。這種技術(shù)現(xiàn)今已用于工業(yè)自動化，POS(電子收款機系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)，智能公路等方面。在廣播電視領(lǐng)域，嵌入式軟件技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的結(jié)合，造就了家電行業(yè)的未來發(fā)展方向－信息家電。在經(jīng)歷了機械時代，蒸汽機時代和電氣時代后，以信息的收集，處理和發(fā)布為主要特點的信息技術(shù)是成為我們這個時代的主流技術(shù)。在個人領(lǐng)域中，嵌入式產(chǎn)品將主要作為個人移動的數(shù)據(jù)處理和通信軟件。[2]這主要從應(yīng)用上加以定義的，從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體。嵌入式硬件部分主要由嵌入式處理器，嵌入式外圍設(shè)備等構(gòu)成。（3） 中高端的嵌入式微處理器(Microprocessor Unit, MPU)。在制造工業(yè)、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計算機的應(yīng)用領(lǐng)域。二是代理服務(wù)器方案。[2] 嵌入式Internet的研究意義及目的目前國內(nèi)單片機的應(yīng)用非常廣泛，大多數(shù)系統(tǒng)是以51單片機為核心，與檢測、伺服、顯示設(shè)備配合起來實現(xiàn)監(jiān)控功能。 研究內(nèi)容及方案本文采用8051單片機和Realtek公司的10M自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)RTL8019AS接口構(gòu)建嵌入式Web服務(wù)器的硬件平臺，并在詳細分析了以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型和精簡的TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，完成了以下幾方面的內(nèi)容：（1） 單片機與網(wǎng)卡的接口設(shè)計；（2） 在單片機中實現(xiàn)精簡TCP/IP協(xié)議；（3） 數(shù)據(jù)的采集及IP地址的顯示；（4） 動態(tài)網(wǎng)頁的生成等。所謂的TCP/IP協(xié)議是一個四層協(xié)議系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層(含IP協(xié)議)、傳輸層(含TCP協(xié)議)和應(yīng)用層，每一層負責(zé)不同的功能。在程序中加入基于TCP/IP協(xié)議的用戶自定義數(shù)據(jù)通信協(xié)議。 （3）MCU直接實現(xiàn)形式。RTL8019AS本身包含了Ethernet網(wǎng)絡(luò)模型中最低兩層。（2）全雙工，收發(fā)可同時達到10MBPS的速率。網(wǎng)卡的20根地址線中SA10～SA19接地，其余接單片機的P2和P1口。本設(shè)計中沒有使用中斷方式，使用查詢方式。(8)第64腳為AUI，該引腳決定使用AUI還是BNC接口。單片機收發(fā)數(shù)據(jù)只需要對遠程DMA操作。非跳線方式。RAM按頁存儲，采用分頁的方式管理，每256字節(jié)為一頁。其中0X00300～0X0030F分配給了寄存器組，0X00310～0X00317分配給了遠程DMA端口，剩下的地址空間分配給了復(fù)位端口。其中芯片的I/0地址由引腳8882和81來決定。表22 RTL8019AS的總線接口引腳與單片機的連接表Pin 29IORB讀信號，接到單片機的WR引腳（）Pin 30IOWB寫信號，接到單片機的RD引腳（）Pin 33RSTDRVRESET信號，接單片機的T0 ()Pin 34AEN地址有效信號，接地。D0~D7接單片機的P7口，/OE接單片機的RD，/WR接單片機的/WR，/。管腳表如下： W29C040 FLASH ROM 表24 W29C040管腳列表管腳名稱功能描述A0A18地址的輸入口DQ0DQ7數(shù)據(jù)的輸入/輸出口CE 片選腳OE讀腳WE寫腳Vdd5V腳Vss地 圖25W29C040管腳圖 3．TCP/IP協(xié)議簡介3．1 分層結(jié)構(gòu)對于一個功能齊全以太網(wǎng)WEB服務(wù)器，需要一下幾個協(xié)議：地址解析協(xié)議（ARP），網(wǎng)際協(xié)議（IP），網(wǎng)際控制消息協(xié)議（ICMP），傳輸控制協(xié)議（TCP），超文本傳輸協(xié)議（HTTP）,它們的關(guān)系圖如下：用戶進程用戶進程用戶進程用戶進程TCPUDPIPIGMPICMP硬件接口RARPARP媒 體 應(yīng)用層 運輸層 網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 圖31 TCP/IP協(xié)議族中不同層次的協(xié)議TCP/IP協(xié)議最先是在UNIX系統(tǒng)里實現(xiàn)的，后來的LINUX、DOS、Windows也實現(xiàn)了TCP/IP，隨后TCP/IP協(xié)議也被移植到其它嵌入式的處理器上。TCP傳給IP的數(shù)據(jù)單元稱作TCP報文段或簡稱為TCP段（TCP segment）。 鏈路層的協(xié)議分析鏈路層(Link Layer):又稱數(shù)據(jù)鏈路層或網(wǎng)絡(luò)接口層，這是TCP / IP協(xié)議族的最底層，它負責(zé)接收IP數(shù)據(jù)包和把數(shù)據(jù)包通過選定的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，或者從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽取出IP數(shù)據(jù)包，交給IP層。ARP協(xié)議的功能是為32位IP地址到對應(yīng)的48位以太網(wǎng)物理地址之間提供動態(tài)映射，將上層的IP地址與底層的物理地址進行綁定，它形成了只能使用IP地址的上層協(xié)議軟件與只能使用物理地址的下層設(shè)備驅(qū)動程序軟件之間的分界線。所以IP協(xié)議需要完整實現(xiàn)，要特別注意IP包最大可以為65K，可以分段傳輸，而在嵌入式系統(tǒng)中根本無法容納如此大的數(shù)據(jù)包，因此一般不支持分段。在TCP/IP協(xié)議族中，有兩個互不相同的傳輸協(xié)議:TCP(傳輸控制協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)。 TCP與UDP的比較傳輸控制協(xié)議(TCP: Transfer Control Protocol)和用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議(UDP: User Datagram Protocol)是因特網(wǎng)上傳輸層的協(xié)議，利用IP協(xié)議，支持應(yīng)用層所委托的數(shù)據(jù)的端對端通信。這意味著，UDP客戶機向指定的遠端主機發(fā)送數(shù)據(jù)包時，并未事先確知對方是做好了接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備的。另外，UDP沒有點對點接入的要求，所以可以實現(xiàn)“一對多點”，“多對多點”的廣播和多點播發(fā)信息。 TCP數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)如表37所示:表37 TCP首部 0 15 16 3116位源端口號16位目的端口號32位序列號32位確認號4位首部長度保留（6位）URGACKPSHRSTSYNFIN16位窗口大小16位TCP檢驗和16位緊急指針選項（若有）數(shù)據(jù)（若有） TCP消息段的字段描述如下:源/目的端口號:發(fā)送端主機與接收端主機的端口號，具有16比特的長度。標(biāo)志:擁有6位長度的字段，以O(shè)N(l)和OFF(2)兩值表示，作用如下:URG(urgent Flag)表示是應(yīng)該緊急處理的數(shù)據(jù)。填充碼:為了使數(shù)據(jù)為4個字節(jié)(32比特)的整數(shù)倍而添加“0”的調(diào)整字段。下面就給出基本的協(xié)議關(guān)系圖，如圖41所示：網(wǎng)絡(luò)接口層ARP協(xié)議模塊網(wǎng)絡(luò)接口控制芯片以太網(wǎng)應(yīng) 用 程 序Socket 應(yīng) 用 程 序 接 口TCP協(xié)議模塊UDP協(xié)議模塊ICMP協(xié)議模塊IP協(xié)議模塊 圖41 基本協(xié)議流程圖通過對MCU編程，來實現(xiàn)RTL8019初始化，發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)等功能，在處理數(shù)據(jù)步驟之前，還需要對網(wǎng)絡(luò)控制器進行必要的檢測、復(fù)位和初始化。因為采用C語言編程，所以代碼便于閱讀和移植。PSI和PSO為00時選擇寄存器頁O，為01時選擇寄存器頁1，為10時選擇寄存器頁2，為11時選擇寄存器頁3。在程序中用0x40~0x4B共12頁作為網(wǎng)卡的發(fā)送緩沖區(qū)，剛好可以存儲2個最大的以太網(wǎng)包。當(dāng)CURR=BNRY時，表示緩沖區(qū)全部被存滿，數(shù)據(jù)還沒有被用戶讀走，這時網(wǎng)卡將停止往內(nèi)存寫數(shù)據(jù)，新收到的數(shù)據(jù)包將被丟棄不要，而不覆蓋舊的數(shù)據(jù)。當(dāng)上述條件不成立時，表示接收到新的數(shù)據(jù)包。設(shè)置成0xff將允許中斷)。對RTL8019接收數(shù)據(jù)操作，有查詢和中斷兩種方式。 發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的發(fā)送過程應(yīng)包含三個步驟:數(shù)據(jù)包的封裝通過遠程DMA將數(shù)據(jù)包送入RTL8019的數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)。整個ARP處理過程，主要用下面幾個函數(shù)實現(xiàn)：（1）void init_arp(void)初始化ARP；（2）void arp_send(UCHAR * hwaddr, ULONG ipaddr, UCHAR msg_type) ARP請求；（3）void arp_rcve(UCHAR xdata *) ARP應(yīng)答；（4）UCHAR xdata * arp_resolve(ULONG) ARP回應(yīng)處理；（5）void age_arp_cache(void) Aged out a cache entry；（6）void arp_retransmit(void) ARP重新發(fā)送。封裝如圖42所示。雖然ICMP報文由IP數(shù)據(jù)報傳輸，但并不把它當(dāng)成比IP更高層的協(xié)議，而把它當(dāng)作IP的一個擴展，因為它并不是上層協(xié)議賴以存在的基礎(chǔ)，而只用來提供主機與主機或主機與路由器之間傳達控制和差錯信息。(2)標(biāo)識符字段指明該數(shù)據(jù)報的ID，用于匹配請求與應(yīng)答。在嵌入式Internet中，一般使用Ping應(yīng)答來報告嵌入式系統(tǒng)是否處在正常運行當(dāng)中，一般可不用實現(xiàn)Ping請求。數(shù)據(jù)何以沿著這個連接雙向傳輸。 但是對于WEB服務(wù)器而言，其實際在使用并沒有涉及到TCP所規(guī)定的所有狀態(tài)，因此，我們可以考慮對其進行簡化。這意味著只有在兩端都實現(xiàn)了TCP接入后，才可以進行點點之間的數(shù)據(jù)交換?？蛻魴C請求對端接入時，要隨機地選送一個初始序號。 關(guān)閉TCP接入共有4步:(l)客戶機向服務(wù)器發(fā)出關(guān)閉段(FIN)。(4)客戶機為響應(yīng)服務(wù)器的關(guān)閉，向服務(wù)器發(fā)出關(guān)閉一應(yīng)答段。對于每個接收到的數(shù)據(jù)包進行確認號的計算，需要從接收到的數(shù)據(jù)包中提取TCP報文的數(shù)據(jù)部分長度，并進行計算，這增加了處理器的運算量。IP數(shù)據(jù)報TCP數(shù)據(jù)報IP首部TCP首部TCP數(shù)據(jù) 圖45 TCP數(shù)據(jù)在IP數(shù)據(jù)報中的封裝TCP協(xié)議包含的程序，(1) init_ tcp(void)初始化TCP協(xié)議(2) Tcp_send(UINT flags, DINT hdr_len, UCHAR nr)發(fā)送TCP(3) Tcp_ retransmit(void)重發(fā)TCP數(shù)據(jù)(4) Tcp_ inactivity(void)停止TCP(5) Tcp_ rcve(UCHAR xdata*inbuf, UINT len)接收TCP數(shù)據(jù)。完成三步握手后，服務(wù)器從數(shù)據(jù)請求包中解析出HTTP方法(這里只實