【正文】 EMBEDDED SYSTEM. 2002(7).[7] [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，.[8] DXP高級(jí)實(shí)例教程[M].中國水利水電出版社，.[9] [J].信陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，.[10]趙亮，[M]，.[11]K. Mandai, K. Miyauchi, M. Sugimoto,Y. Natsume and K. Ookubo. AN ADVANCED INFRARED REMOTE CONTROL SENSOR[J]. IEEE,36(3). [12] Michael A. Miller. Data and Network Communications[M].第一版，科學(xué)出版社，2002.[13] Designer 快速入門[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.[14]傳感器電路設(shè)計(jì)手冊(cè)，中國計(jì)量出版社，附錄 實(shí)物照片： 33 。在此，祝愿我校日后蓬勃發(fā)展，成為一所獨(dú)具風(fēng)格的綜合性大學(xué)。同時(shí)，也提高了我獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我選擇了周磊老師所帶的這個(gè)比較具有實(shí)用性的有意思的課題——基于stm32無線數(shù)據(jù)基站的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)學(xué)習(xí)生活的最后一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一個(gè)綜合考核。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我相信對(duì)我將來的生活、工作都會(huì)有很大的幫助。本論文基本實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)了TCP協(xié)議和IP協(xié)議，對(duì)數(shù)據(jù)接收，緩存，內(nèi)存的管理，對(duì)嵌入式系統(tǒng)也更加體會(huì)深刻。敘述了STM32F107的硬件結(jié)構(gòu)，以太網(wǎng)功能，以及LwIP在TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)中的操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序，底層網(wǎng)絡(luò)中使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。因?yàn)樽鳛楸究粕漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，所以本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以功能性作為首要的考慮問題，并在此基礎(chǔ)上最大程度的降低成本。在STM32F107上實(shí)現(xiàn)基于LwIP的WEB服務(wù)器，客戶端可以通過訪問服務(wù)器對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行控制。LwIP是TCP/IP協(xié)議棧的一種實(shí)現(xiàn)，LwIP的主要目的是減少內(nèi)存使用率和代碼尺寸，使得LwIP適用于資源有限的處理器，如嵌入式系統(tǒng)。 } 本章小結(jié)本章介紹了本設(shè)計(jì)軟件編程中所涉及的相關(guān)子程序的編寫，其中分別對(duì)主程序，串口通訊子程序，網(wǎng)口通訊子程序進(jìn)行簡略的分析。 } /* ARP periodic process every 5s */ if ((localtime ARPTimer) = ARP_TMR_INTERVAL) { ARPTimer = localtime。 具體代碼如下所示：if ((localtime TCPTimer) = TCP_TMR_INTERVAL) { TCPTimer = localtime。 網(wǎng)口通訊子程序STM32在使用LwIP棧編程的時(shí)候，sequential API為我們提供了一種通用的方法，它與BSD標(biāo)準(zhǔn)的socket API非常相似,程序的執(zhí)行過程同樣是基于openreadwriteclose模型的。STM_EVAL_COMInit(COM1, amp。=USART_HardwareFlowControl_None。 = USART_StopBits_1。其中包括對(duì)端口的使能復(fù)位和控制，具體代碼如下所示： = 115200。 Ethernet_Security()。 NVIC_Configuration()。 RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_ETH_MAC| RCC_AHBPeriph_ETH_MAC_Tx |RCC_AHBPeriph_ETH_MAC_Rx, ENABLE)。 USART_COM3_Init()。 SystemInit()。同時(shí)，在這個(gè)子程序中對(duì)本設(shè)計(jì)所涉及的I/O口進(jìn)行了總體配置。 USART3_Put_Char(0x21)。 while (1) { System_Periodic_Handle()。 d_init()。 //網(wǎng)絡(luò)初始化IP地址分配 Check_ETH_PHY()。 TIMConfiguration()。部分代碼如下所示： 主程序流程圖int main(void){ System_Setup()。 主程序RS232通訊子程序網(wǎng)口通訊子程序I/O口數(shù)據(jù)處理子程序系統(tǒng)初始化子程序 LwIP系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu) 主程序設(shè)計(jì)。6 軟件設(shè)計(jì)，整個(gè)程序是圍繞stm32f107單片機(jī)設(shè)計(jì)的，軟件程序采用模塊化設(shè)計(jì)，更容易理解和調(diào)試。接收線程和發(fā)送線程與底層驅(qū)動(dòng)中數(shù)據(jù)收發(fā)的同步可以利用信號(hào)量的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。而網(wǎng)卡初始化過程中需要進(jìn)行幾個(gè)步驟：關(guān)閉FEC模塊關(guān)閉中斷注冊(cè)中斷向量和中斷處理函數(shù)開啟中斷設(shè)置MAC地址和Flash寄存器設(shè)置發(fā)送控制寄存器和接收控制寄存器初始化發(fā)送函數(shù)和接收函數(shù)開啟FEC模塊在硬件模塊完成了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的構(gòu)建，這時(shí)，需要一方面從MAC中提取數(shù)據(jù)部分，然后傳送給LwIP協(xié)議棧線程進(jìn)行處理，一方面要把上層中的IP數(shù)據(jù)包傳送給硬件模塊，通過硬件模塊把數(shù)據(jù)封裝成MAC幀發(fā)送到物理網(wǎng)絡(luò)上。以太網(wǎng)控制器的初始化中，對(duì)于STM32F107，需要在初始化中進(jìn)行設(shè)定網(wǎng)卡的MAC地址，初始化網(wǎng)卡，建立穩(wěn)定的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。 LwIP底層接口初始化而進(jìn)行LwIP協(xié)議棧初始化時(shí)，先初始化LwIP統(tǒng)計(jì)信息，初始化操作系統(tǒng)的仿真層，再進(jìn)行初始化存儲(chǔ)管理結(jié)構(gòu)，最后創(chuàng)建TCP/IP線程。需要做幾個(gè)方面的動(dòng)作：LwIP的初始化、網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備的初始化、以太網(wǎng)控制器的初始化等。使用LwIP提供的API做一些網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)時(shí)，需要對(duì)LwIP協(xié)議棧進(jìn)行初始化，用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的初始化函數(shù)來完成底層網(wǎng)絡(luò)的初始化功能做，添加并配置底層網(wǎng)絡(luò)接口，建立底層的接收或發(fā)送線程，創(chuàng)建TCP/IP線程等。主要的工作包括初始化，設(shè)備的打開和關(guān)閉，數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收，中斷處理等。應(yīng)用程序與LwIP協(xié)議棧一般使用兩種方式通信，而如上述所說的，應(yīng)用程序駐留在LwIP的進(jìn)程中時(shí)，一般是采用函數(shù)調(diào)用的方式，而另一種是使用API。 LwIP與應(yīng)用程序接收到的數(shù)據(jù)暫存在分開的較小的內(nèi)存塊中，但是許多應(yīng)用程序都需要在一塊連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域內(nèi)處理數(shù)據(jù)，因此就需要一個(gè)專門的函數(shù)來負(fù)責(zé)從這些不連續(xù)的緩沖區(qū)內(nèi)復(fù)制數(shù)據(jù)到一個(gè)連續(xù)的內(nèi)存區(qū)。 LwIP設(shè)計(jì)LwIP是瑞士計(jì)算機(jī)科學(xué)院的AdamDunkelS等人開發(fā)的一套TCP八P協(xié)議棧,它主要關(guān)注的是怎么樣減少內(nèi)存的使用和代碼的大小,這樣就可以讓lwIP適用于資源有限的嵌入式系統(tǒng)LwIP是一種可以在前后臺(tái)系統(tǒng)(無操作系統(tǒng))中運(yùn)行的協(xié)議棧同時(shí),依賴它提供的操作系統(tǒng)模擬層,也可以容易地將其移植到各種操作系統(tǒng)中另外,這個(gè)協(xié)議棧是開放源碼的,對(duì)于TCP/IP協(xié)議棧的研究很有幫助。pc/IP協(xié)議棧:pe/IP是Mierium公司為協(xié)C/05系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)的TCP/IP協(xié)議棧,體積也同pC/OS一樣比較小,是可裁減的協(xié)議棧它的缺陷是它只能部分實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議,對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的支持不足,功能不夠完善而且這是一個(gè)付費(fèi)的TCP/IP協(xié)議棧對(duì)本文來說也同樣不合適。另一種是軟件實(shí)現(xiàn),即在嵌入式系統(tǒng)中加入TCP江P協(xié)議棧代碼這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可定制性強(qiáng)!成本低,缺點(diǎn)是開發(fā)階段工作量較大本文選用軟件實(shí)現(xiàn)方案大多數(shù)PC操作系統(tǒng)如WindowS及Linux操作系統(tǒng)都內(nèi)置完整的TCP/IP協(xié)議棧而對(duì)于小型嵌入式系統(tǒng),由于資源有限,通常不能直接使用通用TCP/IP協(xié)議棧利用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)嵌入式以太網(wǎng)通信的技術(shù)難點(diǎn)是:如何利用嵌入式系統(tǒng)有限的資源對(duì)信息進(jìn)行處理,使之變成可以在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的,很多人做了大量的工作具有代表性意義的嵌入式TCP/(,伯克利軟件套件)的TCP/IP源代碼進(jìn)行裁剪或與移植得到的TCP/IP協(xié)議棧以下是對(duì)幾種常用的嵌入式協(xié)議棧的分析。鏈路層:鏈路層有時(shí)也稱作數(shù)據(jù)鏈路層或網(wǎng)絡(luò)接口層它是數(shù)據(jù)包在幾個(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層間傳輸所用的方法這個(gè)方法由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序及網(wǎng)絡(luò)接口卡實(shí)現(xiàn)。傳輸層:傳輸層的協(xié)議,能夠解決端到端可靠性(即數(shù)據(jù)是否已經(jīng)到達(dá)目的地)!保證數(shù)據(jù)按照正確的順序到達(dá)此類的問題在通用的TCP/IP協(xié)議族中,傳輸層協(xié)議也包括所給數(shù)據(jù)應(yīng)該送給哪個(gè)應(yīng)用程序常用的傳輸層協(xié)議有TCP和UDP其中TCP是一個(gè)可靠的!面向連接的傳輸機(jī)制,它能保證數(shù)據(jù)完整!無損并且按順序到達(dá)而UDP是一個(gè)無連接的不可靠的數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議它既不檢查數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地與否,也不保證它們到達(dá)的順序。5 以太網(wǎng)協(xié)議 TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議是由一系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組成的協(xié)議族,從名字可以看出TCP/IP協(xié)議族中最重要的且基本的兩個(gè)協(xié)議為TeP(腸ansmissionControlprotoeol,傳輸控制協(xié)議)和IP(InternetProtoeol,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議)TCP/IP協(xié)議是當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)的基石最早的TCP/IP由文頓瑟夫(VintonCerf)和羅伯特卡恩(RobertKahn)開發(fā)出來,由于其優(yōu)越的性能,應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大,20世紀(jì)90年代中期,由于HTML(Hyper介xtMarkupLanguage,超文本描述語言)技術(shù)以及瀏覽器的出現(xiàn),使得互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展起來TCP/IP對(duì)于低層(物理層與數(shù)據(jù)鏈路層)協(xié)議的支持非常好,常用的低層協(xié)議幾乎都支持TeP/IP,如以太網(wǎng)!端對(duì)端協(xié)議(point一to一pointprotoeol,ppp)光纖分布式數(shù)據(jù)接口!令牌環(huán)網(wǎng)等TCP/IP協(xié)議并不完全遵循傳統(tǒng)051參考模型的七層結(jié)構(gòu)它包括應(yīng)用層!傳輸層!網(wǎng)絡(luò)層!鏈路層,每一層都調(diào)用它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來完成自己的需求TCP/IP協(xié)議通常被看作是一個(gè)四層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò),。 DM9161標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議框圖100BaseTX發(fā)射器如上圖：把MII提供的數(shù)據(jù)4位同步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后到SCRAMBLER, 。RXDV（接收數(shù)據(jù)合法）從PHY輸入，顯示PHY存在恢復(fù)的和解碼的半字節(jié)數(shù)據(jù)在物理層上，為了正確的被層解釋接收幀，RXDV必須圍繞著幀，開始不能晚于開始幀分隔符，不包括任何結(jié)束幀分隔符RXER（接收錯(cuò)誤）轉(zhuǎn)變與RXCLK同步，RXER將被置位在一個(gè)或更多的時(shí)鐘周期當(dāng)檢測到任何一個(gè)錯(cuò)誤在 從PHY到物理層的被傳輸過程中。RXD，4位數(shù)據(jù)被采樣與RXCLK同步，每一個(gè)RXCLK，RXDV被置位，RXD (3:0)被傳輸從PHY到物理層。TXEN傳輸使能，從物理層輸入，顯示物理層MII接口傳輸是存在的。14腳 CABLESTS/LINKSTS：輸出腳，上電輸入，下拉，Cable Status or Link Status，此腳用來顯示上電復(fù)位為輸入的時(shí)候Cable是否是連接狀態(tài)，0沒有Cable連接，1有Cable連接。LED驅(qū)動(dòng)輸出2，op2：上電復(fù)位輸入，此腳用來控制強(qiáng)制的或者是公布的操作模式，在上電后此值被寫入寄存器。LED驅(qū)動(dòng)輸出1，op1：上電復(fù)位輸入，此腳用來控制強(qiáng)制的或者是公布的操作模式，在上電后此值被寫