【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器作為代理服務(wù)器，將Web頁(yè)放入高速緩存并從中應(yīng)答瀏覽器的請(qǐng)求。7) 應(yīng)用層。HTTP在應(yīng)用層上操作。它采用一種穩(wěn)定的，面向連接的傳輸協(xié)議，如TCP，但是不提供可靠性或重傳機(jī)制[5]第3章 硬件實(shí)現(xiàn) 物理層接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)采用基于因特網(wǎng)的接入方式，實(shí)現(xiàn)串行通訊協(xié)議和以太網(wǎng)協(xié)議的轉(zhuǎn)換。與局域網(wǎng)額接口采用Realtek公司的網(wǎng)絡(luò)接口控制器RTL8019AS實(shí)現(xiàn)。RTL8019AS是100腳、PQFP封裝、ISA接口的以太網(wǎng)接口芯片，接入速率10Mb/s。串行接口可以實(shí)現(xiàn)RS232。RS232選用MAXM公司的MAX232（A）。系統(tǒng)通過(guò)RTL8019AS接入以太網(wǎng)，利用現(xiàn)有的局域網(wǎng)線(xiàn)路，實(shí)現(xiàn)RS232信號(hào)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。下面分別介紹物理層的接口實(shí)現(xiàn)。 RTL8019AS簡(jiǎn)介[6] RTL8019AS是本系統(tǒng)與以太網(wǎng)通訊的基礎(chǔ)，它用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)之間的報(bào)文發(fā)送與接收功能，處于TCP/IP協(xié)議棧的數(shù)據(jù)鏈路層，是信息傳送、控制和管理的重要環(huán)節(jié)。其功能大致可分為以下兩種。(1) 通信數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。發(fā)送時(shí)，將發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)按照特定的格式并加上前導(dǎo)碼、幀定界符燈裝配成幀，并進(jìn)行CRC校驗(yàn)。校驗(yàn)后，將數(shù)據(jù)串行的從網(wǎng)線(xiàn)上發(fā)送出去。接收時(shí)，判斷報(bào)文的目的地址是否為本機(jī)地址，如果是，對(duì)報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)正確，則將報(bào)文發(fā)往存儲(chǔ)器本發(fā)送一個(gè)ACK應(yīng)答幀。如果校驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)報(bào)文錯(cuò)誤，則將收到的報(bào)文丟棄并發(fā)送一個(gè)NAK否定應(yīng)答幀。(2) 載波信號(hào)的收發(fā)和控制。這項(xiàng)功能包括載波監(jiān)聽(tīng)、發(fā)送時(shí)間等。確切的說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)控制器是一個(gè)DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）。，可將10Mb/s以太網(wǎng)控制器的功能模塊劃分為介質(zhì)存取控制（MAC）子層、接入單元接口(AUI)、介質(zhì)接入單元（MAU）和物理信號(hào)規(guī)范(PLS)等4部分，：地址寄存器MACPLS緩沖存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)接口AUIMAU系統(tǒng)總線(xiàn) RTL8019AS結(jié)構(gòu)框圖各單元的功能如下：（1） MAC子層負(fù)責(zé)執(zhí)行CSMA/CD協(xié)議，負(fù)責(zé)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)封包以及通信媒體管理、完成數(shù)據(jù)幀同步、接收數(shù)據(jù)幀時(shí)給數(shù)據(jù)幀定界、檢測(cè)目的地址是否匹配以及沖突處理等功能。（2） PLS完成發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、載波監(jiān)聽(tīng)、錯(cuò)誤檢測(cè)等功能，這些功能都與通訊媒介無(wú)關(guān)。PLS將MAC傳送來(lái)的NRI（不歸零編碼）編碼的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成曼徹斯特編碼后并將數(shù)據(jù)通過(guò)AUI發(fā)送到MAU，或通過(guò)AUI從MAU接收以曼徹斯特編碼方式編碼的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行NRI譯碼后將數(shù)據(jù)發(fā)送到MAC。（3） AUI提供PLS功能與MAU之間信號(hào)的通道。（4） MAU與通訊媒介直接相關(guān)，是DTE與網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)之間的功能、電氣與機(jī)械的接口。它將隨著通信媒介的不同而不同，用于完成發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、回環(huán)以及沖突檢測(cè)、SQE（信號(hào)質(zhì)量錯(cuò)誤）測(cè)試等功能。網(wǎng)絡(luò)的沖突檢測(cè)、沖突退避重發(fā)、檢測(cè)接收?qǐng)?bào)文目的地址是否匹配、檢測(cè)報(bào)文CRC校驗(yàn)等工作都由硬件來(lái)完成，本系統(tǒng)中只要對(duì)發(fā)送、接收、初始化、中斷處理、出錯(cuò)處理和I/O操作等進(jìn)行控制。 RTL8019AS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）RTL8019AS內(nèi)部有兩塊RAM區(qū)。一塊容量為16KB，地址為0x4000~0x7fff，用于收發(fā)緩沖。收發(fā)緩沖以頁(yè)為單位，每頁(yè)256字節(jié)，共64頁(yè)，對(duì)應(yīng)的頁(yè)號(hào)為0x40~0x80。一般將前12頁(yè)（即地址為0x4000~0x4bff）作為發(fā)送緩沖區(qū)，且分為兩個(gè)6頁(yè)。這兩個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)交替使用，可提高發(fā)送效率。后52頁(yè)（即地址為0x4c00~0x7fff）作為接收緩沖區(qū)。為了有效利用接收緩沖區(qū)，將接收緩沖區(qū)RAM構(gòu)成FIFO循環(huán)隊(duì)列結(jié)構(gòu)。要接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包就必須通過(guò)DMA讀寫(xiě)RTL8019AS內(nèi)部的16KB RAM。它實(shí)際上是雙端口的RAM，有兩套總線(xiàn)連接大奧該RAM：一套總線(xiàn)是RTL8019AS讀寫(xiě)該RAM，即本地DMA；另一套總線(xiàn)是單片機(jī)讀寫(xiě)該RAM，即遠(yuǎn)程DMA。（2）另一塊只有32字節(jié)，地址為0x0000~0x001f，稱(chēng)為Prom頁(yè)，存儲(chǔ)有本網(wǎng)卡芯片的以太網(wǎng)物理地址，其中地址0x0000~0x000b共12個(gè)字節(jié)存放以太網(wǎng)物理地址，0x000b后面的地址存儲(chǔ)的是生產(chǎn)廠商的代碼和產(chǎn)品標(biāo)識(shí)代碼。以太網(wǎng)物理地址是6個(gè)字節(jié)的，這里使用12字節(jié)是因?yàn)檫@12字節(jié)是重復(fù)存儲(chǔ)的，例如物理地址0x50584AC219DF存儲(chǔ)在0x0000~0x000b里是50505859ACACC2C21919DFDF，可以看到單和雙的地址存儲(chǔ)的是一樣的。生產(chǎn)廠商和產(chǎn)品標(biāo)識(shí)代碼也是單雙地址重復(fù)存儲(chǔ)的。值得一提的是網(wǎng)卡地址是唯一的，且一旦某一網(wǎng)卡生產(chǎn)出來(lái)之后，該網(wǎng)卡芯片的物理地址就固定了，是不能改變的。（3）RTL8019AS具有32為I/O地址，地址偏移量為0x00~0x1f（本例中對(duì)應(yīng)于0x300~0x31f）。（4）其中0x00~0x0f共16個(gè)地址為寄存器地址。寄存器分為4頁(yè)：Page0~Page3，由RTL8019AS的命令寄存器(CR)中的PS0、PS1為來(lái)決定要訪問(wèn)的頁(yè)。0x10~0x17為遠(yuǎn)程DMA地址，都可以用來(lái)作為遠(yuǎn)程DMA端口，使用其中一個(gè)即可，本課題選用0x10。這樣，微控制器通過(guò)讀寫(xiě)端口0x10即可實(shí)現(xiàn)對(duì)RTL8019AS內(nèi)部緩沖區(qū)的訪問(wèn)。0x18~0x1f共8個(gè)地址為復(fù)位端口，它們功能一樣，用于對(duì)RTL8019AS的熱復(fù)位，使用其中一個(gè)即可，本課題選用0x18。 RTL8019AS內(nèi)部寄存器簡(jiǎn)介寄存器的設(shè)置和使是RTL8019AS應(yīng)用的關(guān)鍵。RTL8019AS的寄存器大致可分為兩組，一組稱(chēng)為NE2000寄存器組，另一組稱(chēng)為PnP組。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)不涉及即插即用功能，故PnP寄存器不予詳細(xì)敘述。 NE2000寄存器組分為4頁(yè)，由寄存器CR中的PS0和PS1加以選擇。其中0x00~0x1f是控制寄存器。0x10~0x17是遠(yuǎn)程DMA控制寄存器。0x18~0x1f是Reset寄存器，8個(gè)Reset口的作用是相同的。： RTL8019AS的NE2000寄存器組 1. CR：命令寄存器(00H；類(lèi)型：讀寫(xiě))該寄存器用于選擇寄存器頁(yè)，允許或禁止遠(yuǎn)程DMA以及發(fā)出各種命令?？赡苁蔷幊讨惺褂米铑l繁的寄存器。位符號(hào)簡(jiǎn)述6PSPS0表示寄存器頁(yè)。0~2頁(yè)：NE2000兼容；3頁(yè)：RTL8019AS配置5~3RD2~0000——非法；001——遠(yuǎn)程讀；010——遠(yuǎn)程寫(xiě)。011——發(fā)送包； 1——遠(yuǎn)程DMA完成/退出。2TXP發(fā)送包時(shí)必須置位。發(fā)送完成或退出時(shí)內(nèi)部復(fù)位。寫(xiě)零無(wú)效。1STA無(wú)控制作用，僅反映此位的寫(xiě)入值，上電時(shí)為00STP該位為停止命令。職位時(shí)既不發(fā)送也不接收。2. ISR：中斷狀態(tài)寄存器(O7H；類(lèi)型：0頁(yè)讀寫(xiě))該寄存器反映網(wǎng)絡(luò)接口控制器(NIC)的狀態(tài)，主控機(jī)通過(guò)讀取其狀態(tài)定中斷源。位符號(hào)簡(jiǎn)述7RST當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接口控制器(NIC)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)時(shí)置位，而向CR發(fā)出啟動(dòng)命令時(shí)清零。此外在接收緩存溢出時(shí)置位，而在一個(gè)和多個(gè)包被從緩存中讀出時(shí)清零。6RDC遠(yuǎn)程DMA完成時(shí)置位5CNT在一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)故障計(jì)數(shù)器(tally counters)的最高位為1時(shí)置位4OVW接收緩存用盡時(shí)置位3TXE發(fā)送出錯(cuò)位，當(dāng)一個(gè)包由于沖突過(guò)多而退出時(shí)置位2RXE當(dāng)包接收出現(xiàn)CRC、幀對(duì)位或幀丟失等錯(cuò)誤時(shí)置位1PTX表示包發(fā)送無(wú)誤0PRX表示包接收無(wú)誤3. IMR：中斷屏蔽寄存器(0FH；類(lèi)型：0頁(yè)寫(xiě)，2頁(yè)讀)各位與ISR對(duì)應(yīng)。上電時(shí)全0，某位置1開(kāi)放對(duì)應(yīng)的中斷。4. DCR：數(shù)據(jù)配置寄存器(0EH；類(lèi)型：0頁(yè)寫(xiě)，2頁(yè)讀)5. TCR：發(fā)送配置寄存器(0DH；類(lèi)型：0頁(yè)寫(xiě)，2頁(yè)讀)位76543210符號(hào)111OFSTATDPB1PB0CRC其中：CRC禁止或允許發(fā)送時(shí)的CRC邏輯。6. TSR：發(fā)送狀態(tài)寄存器(04H；類(lèi)型：0頁(yè)讀)該寄存器表示包發(fā)送的狀態(tài)。位76543210符號(hào)OWCCDH1CRSABTCOL1PTX其中：ABT一表示網(wǎng)絡(luò)接口控制器由于過(guò)多沖突而退出發(fā)送。COL一表示發(fā)送與網(wǎng)絡(luò)中其它站點(diǎn)發(fā)生碰撞。PTX一表示發(fā)送完成無(wú)誤。7. RCR：接收配置寄存器(0CH；類(lèi)型：0頁(yè)寫(xiě)，2頁(yè)讀)位符號(hào)簡(jiǎn)述7——總是16——總是15MON置位時(shí)為監(jiān)控模式，對(duì)接收包只檢查不緩存:清零時(shí)則緩存。4PRO置位時(shí)所以具有物理地址的包均接受。清零時(shí)只接受與節(jié)點(diǎn)地址匹配的包3AM置位時(shí)接受具有多發(fā)目標(biāo)地址的包，清零時(shí)拒絕接受多發(fā)目標(biāo)地址址包2AB置位時(shí)接受具有廣播目標(biāo)地址的包，清零時(shí)拒絕接受廣播目標(biāo)地址包。1AR置位時(shí)接受長(zhǎng)度少于64字節(jié)的包，清零時(shí)拒絕接受長(zhǎng)度少于64字節(jié)的包。0SEP置位時(shí)接受有接收錯(cuò)誤的包，清零時(shí)拒絕接受有接收錯(cuò)誤的包。8. RSR：接收狀態(tài)寄存器(0CH；類(lèi)型：0頁(yè)讀)位符號(hào)簡(jiǎn)述7DFR延遲。檢測(cè)到載波或碰撞時(shí)置位6DIS禁止接收。當(dāng)NIC處于監(jiān)控模式時(shí)置位且禁止接收。退出監(jiān)控允許接收時(shí)清零。5PHY接收包為多發(fā)或廣播目標(biāo)地址時(shí)置位。為物理目標(biāo)地址時(shí)清零。4MPA包丟失位。由于緩存不足或處于監(jiān)控模式而不能接收輸入包時(shí)置位。3——總為12PAE幀對(duì)齊出錯(cuò)，表示輸入包未在字節(jié)邊界終止，CRC與邊界字節(jié)不符1CRCCRC出錯(cuò)0PRX包接收無(wú)誤 與DMA有關(guān)的寄存器1. CLDA0，1：當(dāng)前本地DMA寄存器(0lH與02H；類(lèi)型：0頁(yè)讀)從這兩個(gè)寄存器可讀出當(dāng)前本地DMA地址。2. PSTART：起始頁(yè)寄存器(01H；類(lèi)型：0頁(yè)寫(xiě)，2頁(yè)讀)該寄存器設(shè)置接收環(huán)形緩存的起始頁(yè)地址。3. PSTOP：終止頁(yè)寄存器(02H；類(lèi)型：0頁(yè)寫(xiě)，2頁(yè)讀)該寄存器設(shè)置接收環(huán)形緩存的終止頁(yè)地址。4. BNRY：邊界寄存器(03H；類(lèi)型：0頁(yè)讀寫(xiě))該寄存器用于防止環(huán)形緩存的覆蓋。一般用作一個(gè)指針來(lái)指示主機(jī)己出的最后一個(gè)環(huán)形緩存頁(yè)。5. TPSR：發(fā)送起始頁(yè)寄存器(04H；類(lèi)型：0頁(yè)寫(xiě))該寄存器設(shè)置發(fā)送包的起始頁(yè)地址。6. TBCR0，1：發(fā)送字節(jié)數(shù)寄存器(05Hamp。06H；類(lèi)型：0頁(yè)寫(xiě))這兩個(gè)寄存器設(shè)置發(fā)送包的字節(jié)數(shù)。7. NCR：碰撞數(shù)寄存器(05H；類(lèi)型：0頁(yè)讀)該寄存器記錄節(jié)點(diǎn)在一次包發(fā)送中遭遇的碰撞次數(shù)。8. FIFO：先進(jìn)先出寄存器(06H；類(lèi)型：0頁(yè)讀)該寄存器允許主機(jī)在產(chǎn)生回環(huán)后審查FIFO的內(nèi)容。9. CRDA0，l：當(dāng)前遠(yuǎn)程DMA地址寄存器(08H和09H：類(lèi)型：0頁(yè)讀)這兩個(gè)寄存器包含遠(yuǎn)程DMA的當(dāng)前地址。10. RSAR0，1：遠(yuǎn)程起始地址寄存器(08Hamp。09H；類(lèi)型：0頁(yè)寫(xiě))這兩個(gè)寄存器設(shè)置遠(yuǎn)程DMA的起始地址。11. RBCR0，l：遠(yuǎn)程字節(jié)數(shù)寄存器(0AHamp。0BH；類(lèi)型：0頁(yè)寫(xiě))這兩個(gè)寄存器設(shè)置遠(yuǎn)程DMA的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。12. CNTR0：幀對(duì)齊錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器(0DH；類(lèi)型：0頁(yè)讀)13. CNTR1：CRC錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器(0EH：類(lèi)型：0頁(yè)讀)14. CNTR2：包丟失計(jì)數(shù)器(0FH；類(lèi)型：0頁(yè)讀)15. PAR0~5：物理地址寄存器(01H~06H；類(lèi)型：1頁(yè)讀寫(xiě))該寄存器保存本節(jié)點(diǎn)地址并用于與接收數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址進(jìn)行比較，而確定接受還是拒絕。16. CURR：當(dāng)前頁(yè)寄存器(07H；類(lèi)型：1頁(yè)讀寫(xiě))該寄存器指向擬接受包的第一個(gè)緩存頁(yè)的頁(yè)地址。17. MAR07：多發(fā)地址寄存器(08H~0FH；類(lèi)型：1頁(yè)讀寫(xiě))這些寄存器提供由CRC邏輯哈希壓縮的多發(fā)地址的過(guò)濾位。單片機(jī)嵌入TCP/IP的硬件部分涉及到單片機(jī)與網(wǎng)卡控制器的接口，他也屬于TCP/IP協(xié)議鏈路層設(shè)計(jì)，是協(xié)議實(shí)現(xiàn)的硬件平臺(tái)；本課題選擇的方案硬件電路簡(jiǎn)單，外圍器件也比較少，相對(duì)來(lái)說(shuō)成本低廉[7]。（具體電路原理圖參見(jiàn)附件）：X1 P2X2單 片 機(jī)RXD P0TXD串行通信32KB RAM鎖存器網(wǎng)卡主芯片RTL8019AS網(wǎng)絡(luò)變壓器RJ45接口以太網(wǎng)絡(luò)12MHZ22pF22pF 硬件接口框圖 主要器件：本例中的主要器件包括：主處理器（51單片機(jī)）、地址鎖存器、外部RAM、以太網(wǎng)控制芯片、EEPROM和隔離低通濾波器。主處理器選用Atmel公司的51單片機(jī)芯片AT89C52,它能夠滿(mǎn)足需求，而且極為常用，價(jià)格便宜，易于獲取。地址鎖存器用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，選用常用的鎖存芯片74LS373。外部RAM選用32K字8位高速CMOS靜態(tài)RAM芯片HM62256。以太網(wǎng)芯片采用Realtek公司的RTL8019AS。此外，以下器件也是必不可少的：（1）網(wǎng)絡(luò)變壓器網(wǎng)卡控制器與以太網(wǎng)不能直接相連，要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器，本課題選用中山漢仁司的HR61101G作為隔離濾波器件，它起的主要作用是：隔直通交，避免雙絞線(xiàn)上的直流電平干擾網(wǎng)卡芯片的工作點(diǎn)；同時(shí)，利用變壓器自身的通頻帶限制高頻干擾。（2）串行E2PROMX5045本課題采用的X5045是帶有串行E2PROM的CPU監(jiān)控器，具有3個(gè)功能：FLASH、復(fù)位、看門(mén)狗。復(fù)位功能對(duì)單片機(jī)和網(wǎng)卡控制器進(jìn)行復(fù)位。存儲(chǔ)器功能存儲(chǔ)用戶(hù)的一些設(shè)置，如MAC地址、IP地址等。SI、SO、SCK引腳分別與單片機(jī)的INTT0、T1相