【正文】 Reg01 = [0]。Reg02 = [1]。Reg03 = [2]。Reg04 = [3]。Reg05 = [4]。Reg06 = [5]。page(0)。} RTL8019AS的數(shù)據(jù)接收處理過(guò)程RTL8019AS內(nèi)置的存儲(chǔ)空間的一部分指定為緩沖環(huán)的地址空間，由PSTART寄存器指定它的頁(yè)起始地址，PSTOP寄存器來(lái)指定它的頁(yè)終止地址。邏輯上認(rèn)為頁(yè)起始地址與頁(yè)終止地址相鄰，構(gòu)成循環(huán)隊(duì)列式的緩沖環(huán)結(jié)構(gòu)。CURR寄存器指向新接收到的幀存放的起始頁(yè)，作為本地DMA的寫(xiě)指針；BNRY寄存器指向還未讀的幀的起始頁(yè)，作為遠(yuǎn)程DMA的讀指針。當(dāng)CURR寄存器追上BNRY寄存器，表示接收緩沖環(huán)已滿，后續(xù)接收到的幀將被丟棄；當(dāng)BNRY寄存器追上CURR寄存器表示接收緩沖環(huán)己空。接收幀時(shí)，RTL8019AS將網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀接收，通過(guò)本地DMA通道將接收到的數(shù)據(jù)幀緩存于接收緩沖環(huán)中。當(dāng)無(wú)錯(cuò)誤接收到一幀數(shù)據(jù)后，中斷狀態(tài)寄存器ISR中的PRX標(biāo)志位置0。再通過(guò)遠(yuǎn)程DMA通道由嵌入式微處理器將接收緩沖環(huán)的數(shù)據(jù)幀由數(shù)據(jù)總線讀入存儲(chǔ)單元以供程序使用。當(dāng)遠(yuǎn)程DMA讀操作完成后，RTL8019AS將中斷狀態(tài)寄存器ISR中的RDC位置0，通過(guò)此標(biāo)志位的狀態(tài)可判斷遠(yuǎn)程DMA讀操作是否結(jié)束。數(shù)據(jù)接收處理的流程如圖46所示：圖46 數(shù)據(jù)接收處理流程圖定義函數(shù)Rec_NewPacket( )來(lái)查詢是否有新數(shù)據(jù)包并接收進(jìn)緩沖區(qū)，返回0表示沒(méi)有新數(shù)據(jù)包，返回1表示接收到新數(shù)據(jù)包。接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后，先讀取其前18個(gè)字節(jié)并判斷包是否有效。若無(wú)效或出現(xiàn)錯(cuò)誤，則重置指針并返回0；若包是完好的，則讀取剩下的數(shù)據(jù)并判斷協(xié)議類型，只有IP或ARP才接收，接收成功后返回1。其關(guān)鍵代碼如下： ……page(0)。bnry=Reg03。 //bnry page have read 讀頁(yè)指針page(1)。curr=Reg07。 //curr writepoint 8019寫(xiě)頁(yè)指針page(0)。if((curr==0))return(0)。 //讀的過(guò)程出錯(cuò)bnry=bnry+1。if(bnry0x7f)bnry=0x4c。if(bnry!=curr) //此時(shí)表示有新的數(shù)據(jù)包在緩沖區(qū)里 { //在任何操作都最好返回page0 page(0)。 …… for(i=0。i18。i++)//讀取一包的前18個(gè)字節(jié):4字節(jié)的8019頭部,6字//節(jié)目的地址,6字節(jié)原地址,2字節(jié)協(xié)議 { [i]=Reg10。 } …… //接收狀態(tài)錯(cuò)誤或下一數(shù)據(jù)包的起始頁(yè)地址錯(cuò)誤或接收的數(shù)據(jù)包//長(zhǎng)度1500字節(jié) page(1)。 curr=Reg07。 //page1 page(0)。 //切換回page0 bnry = curr1。 if(bnry 0x4c) bnry =0x7f。 Reg03=bnry。 //write to bnry Reg07=0xff。 return(0)。 else// {if((==0x0800)||(==0x0806)) { //協(xié)議為IP或ARP才接收 …… } …… RTL8019AS的數(shù)據(jù)發(fā)送處理過(guò)程發(fā)送幀時(shí)，發(fā)送方將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按幀格式要求封裝成幀，再通過(guò)處理器的I/O通道和網(wǎng)絡(luò)接口控制器的遠(yuǎn)程DMA通道將數(shù)據(jù)寫(xiě)入本地發(fā)送緩沖。當(dāng)遠(yuǎn)程DMA寫(xiě)操作完成后，RTL8019AS將中斷狀態(tài)寄存器ISR中的RDC位置0。然后網(wǎng)絡(luò)接口控制器將幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的傳輸線上，由接收方接收。在發(fā)送完畢，測(cè)試發(fā)送狀態(tài)寄存器TSR中的標(biāo)志位來(lái)檢驗(yàn)是否數(shù)據(jù)幀己經(jīng)無(wú)錯(cuò)發(fā)送完成。RSAR0和RSAR1寄存器用來(lái)指定遠(yuǎn)程DMA寫(xiě)操作時(shí)數(shù)據(jù)存放的緩沖區(qū)首地址。遠(yuǎn)程字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器RBCR0和RBCR1用來(lái)指明本次遠(yuǎn)程DMA操作時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。數(shù)據(jù)發(fā)送處理流程如圖47所示：圖47 數(shù)據(jù)發(fā)送處理流程圖定義Send_Packet( )來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)包，所有的數(shù)據(jù)發(fā)送都要通過(guò)該程序。其關(guān)鍵代碼如下： ……for(i=0。i3。i++) //設(shè)置源物理地址 {TxdNetBuff[i]=[i]。}Tx_Buff_Sel=!Tx_Buff_Sel。//設(shè)置兩個(gè)發(fā)緩區(qū)if(Tx_Buff_Sel) {Reg09=0x40 。} //設(shè)置發(fā)送頁(yè)地址else {Reg09=0x46 。} //設(shè)置發(fā)送頁(yè)地址 ……for(ii=4。iilength+4。ii++) { Reg10=TxdNetBuff[ii]。 }for(i=0。i6。i++) //最多重發(fā)6次{ for(ii=0。ii1000。ii++) {//檢查CR寄存器的txp位是否為低,為1說(shuō)明正在發(fā) //送,為0說(shuō)明發(fā)完或出錯(cuò)放棄 if((Reg00amp。0x04)==0) { break。 } } if((Reg04amp。0x01)!=0)//表示發(fā)送成功,判斷發(fā)送狀態(tài)寄存器TSR，決定是否出錯(cuò) {break。} Reg00=0x3e。}……第5章 嵌入式服務(wù)器的仿真與測(cè)試為了測(cè)試系統(tǒng)的可運(yùn)行性，設(shè)計(jì)了以下仿真環(huán)境：在 PC機(jī)中安裝proteus 、Winpcap 、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手，建立這樣的仿真環(huán)境即可在一臺(tái)PC中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的仿真運(yùn)行。ping命令是網(wǎng)絡(luò)中使用最為頻繁的工具之一，它主要用于測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的連接性。ping命令使用ICMP協(xié)議簡(jiǎn)單地發(fā)送一個(gè)網(wǎng)絡(luò)包并請(qǐng)求應(yīng)答，接收請(qǐng)求的目標(biāo)主機(jī)，再使用ICMP協(xié)議回復(fù)應(yīng)答，于是ping命令便可以報(bào)告發(fā)送請(qǐng)求到接收到應(yīng)答的往返時(shí)間，并報(bào)告沒(méi)有響應(yīng)的百分比，這在確定網(wǎng)絡(luò)是否正確連接，以及測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連接的狀況十分有效。如果能夠接收到Ping命令的應(yīng)答，即可以說(shuō)明：(1)ARP協(xié)議模塊正常工作，能夠正確完成地址映射；(2)IP協(xié)議模塊工作正常，能夠正確解析出這是一個(gè)ICMP報(bào)文；(3)ICMP協(xié)議模塊正常工作，能夠正確返回應(yīng)答報(bào)文。在系統(tǒng)的仿真與測(cè)試中，首先進(jìn)行的是ping命令的測(cè)試。運(yùn)行嵌入式系統(tǒng)后，ping命令的測(cè)試結(jié)果如圖51所示，其中bytes=32表示測(cè)試時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)包的大小是32字節(jié)，time=18ms表示數(shù)據(jù)包在PC機(jī)與仿真系統(tǒng)之間往返一次所用的時(shí)間為18ms；TTL=127表示當(dāng)前測(cè)試使用的TTL值為127；Send=4表示發(fā)包數(shù)為4，Received=4表示收包數(shù)為4，Lost=0表示丟包為0；Minimum=16ms表示最小往返時(shí)間為16ms，Maximum=18ms表示最大往返時(shí)間為18 ms，Average=16ms表示平均往返時(shí)間為16ms。圖51 Ping命令的測(cè)試對(duì)ping命令的測(cè)試的結(jié)果可以說(shuō)明，嵌入式服務(wù)器具有可達(dá)性，能夠連接到網(wǎng)絡(luò)，并且能夠正確處理ARP、IP、ICMP協(xié)議。設(shè)計(jì)中對(duì)UDP協(xié)議模塊進(jìn)行了功能性測(cè)試。其測(cè)試結(jié)果如圖553所示：圖52虛擬終端結(jié)果顯示圖 53網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手結(jié)果顯示UDP協(xié)議的測(cè)試采用網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手進(jìn)行的，沒(méi)有編寫(xiě)相應(yīng)的測(cè)試軟件。PC機(jī)與網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手構(gòu)成的系統(tǒng)為上位機(jī)，嵌入式服務(wù)器為下位機(jī)，二者在一臺(tái)PC機(jī)中組成仿真環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手中協(xié)議類型選擇為UDP協(xié)議，本地IP地址與PC機(jī)中的IP地址設(shè)置相同，,本地端口號(hào)選為8080；目標(biāo)IP的設(shè)置與所設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)的IP相同，端口與程序中設(shè)計(jì)的相同，選為1025。設(shè)置好后連接PC機(jī)與嵌入式服務(wù)器，并手動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。此時(shí)在虛擬終端里即可顯示出源IP地址、目的IP地址、端口號(hào)及所發(fā)送的數(shù)據(jù)。由圖553可知，所發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)相同，證明UDP協(xié)議模塊的功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。結(jié)論本文著眼于嵌入式TCP/IP技術(shù)在工業(yè)以太網(wǎng)中的應(yīng)用。綜述了國(guó)內(nèi)外工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和嵌入式TCP/IP技術(shù)的發(fā)展情況和研究動(dòng)態(tài)，在標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上編寫(xiě)了符合以太網(wǎng)要求的精簡(jiǎn)的TCP/IP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了基于TCP/IP協(xié)議的嵌入式服務(wù)器的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)圍繞嵌入式服務(wù)器的設(shè)計(jì)要求，深入研究了 RTL8019AS的工作原理和各個(gè)寄存器的功能，實(shí)現(xiàn)了它的驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)，在Keil編譯器中編譯成功。深入研究了工業(yè)以太網(wǎng)中各層設(shè)備通訊協(xié)議的要求，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議進(jìn)行裁減并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)比較精簡(jiǎn)的而且在工業(yè)以太網(wǎng)中適用的TCP/IP協(xié)議棧，主要實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議棧中ARP、IP、ICMP和UDP協(xié)議。此系統(tǒng)在proteus仿真軟件中運(yùn)行成功。從測(cè)試結(jié)果可以看出，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)基本的功能要求。在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)試，丟包率非常小，由此可以看出此嵌入式服務(wù)器是可靠的。對(duì)于工業(yè)控制領(lǐng)域中要求不是特別高的應(yīng)用，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還是完全可以適用的，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。但是在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，由于各種客觀因素的干擾，丟包率會(huì)上升。另外系統(tǒng)還不是很完善，例如TCP協(xié)議的功能還沒(méi)有完備的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)由于條件限制，目前僅僅在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行了比較完整的測(cè)試。因此，要真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，還要在目前工作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地完善。致謝將近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在李軍遠(yuǎn)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從設(shè)計(jì)選題、論文題、課題研究到論文撰寫(xiě)、修改，無(wú)一不凝聚著老師的心血。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和對(duì)學(xué)生們認(rèn)真負(fù)責(zé)一絲茍的作風(fēng)使學(xué)生終身學(xué)習(xí)的榜樣，時(shí)刻鞭策著學(xué)生不斷進(jìn)取。值此論文完成之際，向老師致以深深的謝意和崇高的敬意。雖然設(shè)計(jì)的時(shí)間的只有短短的幾個(gè)月，但在這幾個(gè)月內(nèi)，收獲了很多。在原有基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，把C語(yǔ)言編程結(jié)合在一起，學(xué)習(xí)了仿真軟件PROTEUS和編譯軟件KEIL的應(yīng)用，大大提高了畫(huà)圖和編程效率，方便了設(shè)計(jì)，充分的意識(shí)到加強(qiáng)多方面知識(shí)學(xué)習(xí)的重要性。從設(shè)計(jì)的初期只知皮毛，到設(shè)計(jì)的結(jié)束，其中是老師不知疲倦的講解，才是我逐步的進(jìn)入正軌，一步一步地完成設(shè)計(jì)；充分意識(shí)到只要靜下心來(lái)思考，就沒(méi)有什么困難的。除了個(gè)人的學(xué)習(xí)，同學(xué)之間的相互合作也是相當(dāng)重要的，在工作和生活中，團(tuán)隊(duì)合作精神是不可缺少的，這也驗(yàn)證了一句話，人多力量大。畢竟個(gè)人的思路是狹窄的，但將每個(gè)人思路匯集起來(lái)，將會(huì)出現(xiàn)更多解決問(wèn)題的方法。在此，表示對(duì)老師和周圍同學(xué)的感謝，謝謝你們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我的幫助。參考文獻(xiàn)1 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