【文章內(nèi)容簡介】 該位置1，則表示這個IP報文禁止分段，該位置0，則表示如果需要分段，則將這個IP報文分段，如果必須對這個IP報文分段，而該位置1，則丟棄這個IP報文；第3位標(biāo)識這個分段是否是最后一個分段，該位置0表示這個分段是最后一個分段；(7) 分段偏移量：標(biāo)識這個分段在整個IP報文中的位置，用于保證目標(biāo)主機(jī)能夠?qū)儆谕粋€IP報文的分段重組起來；(8) 生存時間：IP報文最多可以經(jīng)過多少個路由器，標(biāo)識IP報文最長生存時間，IP報文每經(jīng)過一個路由器，生存時間減1；(9) 協(xié)議：標(biāo)識IP報文載荷中上一層的協(xié)議類型；(10)首部校驗(yàn)和：IP報文首部CRC校驗(yàn)和；(11)源IP地址：發(fā)送主機(jī)的IP地址；(12)目的IP地址：目標(biāo)主機(jī)的IP地址；(13)選項(xiàng)：不是一個必須的字段，略；(14)填充：如果有選項(xiàng)字段，填充字段保證IP報文首部以4字節(jié)對齊；因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)包中包含的只是一些簡單控制命令和一些簡單數(shù)據(jù)并沒有大量的塊數(shù)據(jù)的傳送，因此不存在數(shù)據(jù)包分片、重組處理，所以IP處理函數(shù)的實(shí)現(xiàn)比較簡單，首先拆包然后判斷是哪種協(xié)議類型，如果是UDP數(shù)據(jù)包，則交給Process_Udp( )；函數(shù)處理，如果是ICMP數(shù)據(jù)包，則交給Ping_Answer( )及Ping_Echo( )函數(shù)處理。由于TCP處理過程需要進(jìn)行三次握手信號的連接，它是一個有連接的數(shù)據(jù)傳輸過程，里面涉及到復(fù)雜的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程，因此代碼量比較大，這對芯片的內(nèi)存要求也比較高，而且在工業(yè)控制場合，更需要注意考慮的是數(shù)據(jù)信號、控制信號的及時性而不是可靠性，而且UDP協(xié)議雖不是可靠的傳輸協(xié)議，但也被證明正確率很高，因此本設(shè)計(jì)只能夠使用到UDP協(xié)議，作為傳輸層協(xié)議，而沒有實(shí)現(xiàn)TCP協(xié)議。 ICMP協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)ICMP協(xié)議[12](Internet Contro Message Protoeol)是網(wǎng)絡(luò)層一個不可分割的組成部分。ICMP協(xié)議用于傳輸差錯報文和控制報文以及其它一些網(wǎng)絡(luò)信息，對通信過程中產(chǎn)生的問題提供信息反饋。目前，差錯報文的比重已經(jīng)大大低于控制報文的比重。ICMP協(xié)議最基本的功能是提供差錯報告，但是ICMP協(xié)議只給出了建議操作，并沒有嚴(yán)格規(guī)定具體操作。ICMP差錯報告并不享受特別的優(yōu)先權(quán)和可靠性，作為一般數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，因此，ICMP差錯報告完全可能丟失或者損壞；另外，ICMP差錯報文中的數(shù)據(jù)域在包含故障報文的頭部之外，還要包含故障報文中的前64比特數(shù)據(jù)，這樣可以使接收端更加準(zhǔn)確的確定故障。ICMP差錯報告包括：信宿不可達(dá)、超時等。ICMP控制報文包括：源抑制報文和重定向報文。其中，源抑制報文主要用于處理網(wǎng)絡(luò)擁塞，當(dāng)IP報文到達(dá)速度太快，無法及時處理時，目的主機(jī)或中繼主機(jī)就會發(fā)送一個ICMP源抑制報文(ICMP Source Quench Message)給信源主機(jī)，通知信源主機(jī)暫停發(fā)送IP報文；重定向報文主要用于路徑控制。與ICMP差錯報文、ICMP控制報文單向傳輸不同，ICMP查詢報文是雙向傳輸?shù)?，主要用于獲取某些有用的信息，這樣可以更加方便地進(jìn)行故障診斷和網(wǎng)絡(luò)控制。常用的ICMP查詢報文包括：回送請求(Eeho Request)，回送應(yīng)答(Eeho Reply)等?；厮驼埱蠛突厮蛻?yīng)答報文主要用于檢查網(wǎng)絡(luò)間的物理連接是否己經(jīng)建立。網(wǎng)絡(luò)管理程序，例如：簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)就是使用回送請求和回送應(yīng)答報文來監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)故障，回送請求和回送應(yīng)答報文也被用來跟蹤路由。ICMP報文格式如圖36所示：類型代碼校驗(yàn)和標(biāo)識序列號數(shù)據(jù)圖36 ICMP報文格式(1) 類型：指出ICPM報文的類型，8表示回應(yīng)請求報文，0表示回應(yīng)應(yīng)答報文；(2) 代碼：提供ICMP報文類型的進(jìn)一步信息。本設(shè)計(jì)中的ICMP協(xié)議是為了實(shí)現(xiàn)ping程序。因?yàn)閯傞_始連接網(wǎng)絡(luò)是需要測試網(wǎng)絡(luò)是否連通，用發(fā)送數(shù)據(jù)包測試的方法，不太可能測試正確。而ping程序就是最基本的測試網(wǎng)絡(luò)連通的協(xié)議。用Ping_Request( )函數(shù)來發(fā)送ping請求報文，測試對方主機(jī)的可達(dá)性；Ping_Answer( )函數(shù)是ping應(yīng)答，與ping請求一起用來測試一個主機(jī)的可達(dá)性，ping的回答是將ping請求報文的源物理地址和目的物理地址互換，源IP地址和目的IP地址互換，將ICMP操作類型字段換為回答，并且將ping請求報文中的選項(xiàng)數(shù)據(jù)(32字節(jié))原封不動的發(fā)回；Ping_Echo( )是接收到ping應(yīng)答數(shù)據(jù)后，在本地機(jī)通過串口回顯數(shù)據(jù)；process_Ping( )是對ping數(shù)據(jù)包的處理。Ping_Echo( )的代碼如下：void Ping_Echo( ){union Ip_Address_Type ip。[0] = [0]。[1] = [1]。Printf_String( \r\nReply From IP=)。Printf_IPStr(ip)。Printf_String( Bytes=32 )。Printf_String(TTL=)。Printf_Hex()。}Process_Ping( )的關(guān)鍵代碼如下： …… if((Ping_IP_TTL0)||(Gateway_IP_TTL0)) //ARP請求發(fā)送后，ARP回答會對請求分組中的IP地址進(jìn)//解析，并設(shè)置全局變量的值。 { //表示IP地址已經(jīng)解析 //Printf_String(\r\nSend Ping Request...)。 Ping_Request( )。 //發(fā)送PING請求 }else { //IP地址還沒有解析 //Printf_String(\r\nSend ARP Request...\r\n )。 Arp_Request()。 //發(fā)送ARP請求，對IP地址進(jìn)行解析 }if(==) //ping的是自己的ip地址 { Printf_String(\r\nReply From IP=)。 //顯示信息 Printf_IPStr(My_Ip_Address)。 Printf_String( Bytes=32 )。Printf_String(TTL=10)?！? UDP協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)UDP協(xié)議(User Datagram Protoeol)建立在IP協(xié)議之上，同TCP一樣，位于傳輸層。提供一種無連接的低延時的傳輸服務(wù)。UDP和TCP的主要區(qū)別在于可靠性。UDP不提供應(yīng)答、重新排序、超時重傳、流量控制等機(jī)制，也就是說，UDP不能保證UDP數(shù)據(jù)報正確的到達(dá)宿端?；赨DP的上層應(yīng)用程序在不可靠的網(wǎng)絡(luò)上必須自己解決可靠性，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。但是，UDP簡單高效，適于廣播。UDP數(shù)據(jù)報格式如圖37所示：源端口號目的端口號UDP長度校驗(yàn)和數(shù)據(jù)圖37 UDP數(shù)據(jù)報格式(1) 源端口號：標(biāo)識UDP數(shù)據(jù)報的源端應(yīng)用程序。它和源端IP地址共同標(biāo)識UDP數(shù)據(jù)報的發(fā)送者。當(dāng)不需要返回數(shù)據(jù)時，該域置0；(2) 目的端口號：標(biāo)識UDP數(shù)據(jù)報的目的端應(yīng)用程序。它和目的端IP地址共同標(biāo)識UDP數(shù)據(jù)報的接收者；(3) UDP長度：以字節(jié)為單位計(jì)算整個UDP數(shù)據(jù)報的長度，最小值為8；(4) UDP校驗(yàn)和：這是一個可選字段。UDP協(xié)議作為傳輸層，直接與應(yīng)用層交互信息，應(yīng)用層的所有數(shù)據(jù)都包含在UDP數(shù)據(jù)包中。Process_Udp( )對UDP數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，本設(shè)計(jì)中僅接收1025端口的數(shù)據(jù)包；Udp_Request( )用于發(fā)送UDP請求，直接帶有數(shù)據(jù)而無需建立連接；Process_Udp_Command( )用于處理UDP請求。Process_Udp( )的代碼如下：void Process_Udp( ){union Ip_Address_Type ip。uint ii。if(VerifyUdpCrc( ))if(==1025)//僅接收1025端口的數(shù)據(jù)包 { Printf_String(\r\nUDP: SourceIP=)。 [0] = [0]。 [1] = [1]。 Printf_IPStr(ip)。 Printf_String( DestIP=)。 [0] = [0]。 [1] = [1]。 Printf_IPStr(ip)。 Printf_String(\r\nUDP: DestPort=)。 Printf_PortStr()。 Printf_String( SourcePort=)。 Printf_PortStr()。 Printf_String( Length=)。 Printf_PortStr()。 Printf_String(\r\nUDP: Data=)。 for(ii=0。ii。ii++)//8 bytes udp head { Printf_Char([ii])。//udp數(shù)據(jù)包的數(shù) } }}第4章 RTL8019AS驅(qū)動程序的設(shè)計(jì)RTL8019AS芯片是由Realtek公司生產(chǎn)，廣泛用于10M的ISA總線接口的集成以太網(wǎng)控制芯片。它與NE2000標(biāo)準(zhǔn)相兼容，支持即插即用方式，具有全雙工和三級電源控制特性。全雙工特性使信道傳輸速率從10Mbps提高到20Mbps，RTL8019AS內(nèi)部帶有16KBRAM緩沖區(qū)，可以支持UTP(雙絞線)、AUI(粗纜以太網(wǎng)連接器)和BNC(細(xì)纜以太網(wǎng))接口[13]。 RTL8019AS主要特性RTL8019AS是通用的網(wǎng)絡(luò)接口芯片，具有16位的數(shù)據(jù)線接口和20位的地址線接口。RTLS019AS在其典型應(yīng)用中，可以在發(fā)送的物理幀上自動添加幀頭、幀起始定界符和校驗(yàn)和；同時RTL8019AS還具有曼切斯特編碼、沖突檢測和重發(fā)的功能，避免了在以太網(wǎng)CSMA/CD協(xié)議下由于信道內(nèi)容沖突而引起的性能下降。它可以與很少的外圍電路一起完成效據(jù)的發(fā)送和接收功能。Realtek公司生產(chǎn)的RTL8019AS以太網(wǎng)控制器以優(yōu)良的性能、低廉的價格得到了廣泛的應(yīng)用。其主要性能如下[14]：(1)適用于Ethernet11，10Bases，10BaseT； (2)支持8位、16位數(shù)據(jù)總線；(3)全雙工，收發(fā)可同時達(dá)到10Mbps速率,睡眠模式以降低功耗；(4)內(nèi)置16K的SRAM，用于收發(fā)緩沖，降低對主處理器的速度要求；(5)可連接同軸電纜和雙絞線，并可自動檢測所連接的介質(zhì)；(6)100腳的TQFP封裝，縮小PCB尺寸。 RTL8019AS內(nèi)部結(jié)構(gòu)RTL8019AS由接收邏輯控制器、接收CRC校驗(yàn)、接收計(jì)數(shù)器、地址識別邏輯、FIFO邏輯隊(duì)列、發(fā)送邏輯控制器、發(fā)送CRC校驗(yàn)、內(nèi)部總線、I/O緩沖區(qū)等組成。每個模塊都能由相應(yīng)的寄存器加以控制。其組成原理框圖如圖41所示。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DMA(local DMA)通道兩個部分。本地DMA通道負(fù)責(zé)本地緩沖區(qū)和FIFO之間的數(shù)據(jù)傳輸：一方面實(shí)現(xiàn)兩者之間在發(fā)送和接收幀時，字節(jié)或字的數(shù)據(jù)傳輸；另一方面在發(fā)生發(fā)送幀碰撞時，可在處理器不介入的情況下自動重發(fā)。遠(yuǎn)程DMA通道負(fù)責(zé)本地緩沖區(qū)和處理器內(nèi)存之間的以字或字節(jié)方式下的數(shù)據(jù)傳輸。其功能模塊包括：接收解串功能模塊、CRC產(chǎn)生校驗(yàn)功能模塊、發(fā)送串行化功能模塊、地址識別功能模塊、FIFO和FIFO控制邏輯、協(xié)議邏輯陣列、DMA和緩沖控制邏輯等。當(dāng)單片機(jī)向網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)時，先將一幀數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程DMA通道送到RTL8019AS的發(fā)送緩沖區(qū)，然后發(fā)出傳送命令，當(dāng)RTL8019AS發(fā)送完成一幀數(shù)據(jù)后，再發(fā)送另外一幀數(shù)據(jù)。RTL8019AS接收到的數(shù)據(jù)通過MAC比較、CRC校驗(yàn)后，由FIFO存到接收FIFO緩沖區(qū)，收滿一幀后，以中斷或者寄存器志的方式通知處理器。FIFO邏輯對收發(fā)數(shù)據(jù)作16字節(jié)的緩沖，以減少對本地DMA的請求[15]。RTL8019AS內(nèi)部有兩塊RAM區(qū)。一塊16K字節(jié)，地址為0x40000x7fff；另一塊32K字節(jié)，地址為0x00000x001f。RAM按頁存儲，每256字節(jié)為一頁。本設(shè)計(jì)將RAM的前6頁存儲區(qū)作為發(fā)送緩沖區(qū)；后58頁存儲區(qū)為接收緩沖區(qū)。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16KRAM。它實(shí)際上是雙口RAM，是指有兩套總線連接到該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。RTL8019AS具有32個輸入輸出地址，地址偏移量為00H1FH。其中00H0FH共16個地址，為寄存器地址。遠(yuǎn)程DMA地址包括10H17H，都可以用來做遠(yuǎn)程DMA端口，只要用其中一個就可以了。復(fù)位端口包括18H1FH 8個地址，功能為RTL8019AS