【正文】 。 for IP over Ether) 【9】RFC786 UDP (User Datagram Protocol) 【10】RFC1025 TCP/IP BakeOff (testing of TCP/IP implementations) 23 / 25【11】RFC1122 Requirements for Inter hosts (1) 【12】RFC1123 Requirements for Inter hosts (2) 【13】RFC1700 Assigned Numbers 【14】TinyTCP: 七、致謝首先要感謝我的導(dǎo)師邵貝貝教授一直以來(lái)給予的關(guān)心和支持。3. 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端相當(dāng)于一個(gè)嵌入式的 WWW 服務(wù)器，在普通計(jì)算機(jī)的瀏覽器上，可以訪問(wèn)該以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光亮度的遠(yuǎn)程控制和查詢。圖 17 簡(jiǎn)單的控制網(wǎng)絡(luò)框圖可以實(shí)現(xiàn)的功能如下：1. 可以通過(guò) ECHome Pro 軟件，定義智能燈光控制器的場(chǎng)景和按鍵功能。20 / 25五、功能展示“以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)終端”和“智能燈光控制器”可以形成一個(gè)小系統(tǒng)，如下圖所示。原理框圖如 圖 16 所示。RTL8019AS 在完成了上一幀的發(fā)送后，再完成此幀的發(fā)送。本地 DMA 完成控制器與網(wǎng)線的數(shù)據(jù)交換，主處理器收發(fā)數(shù)據(jù)只需對(duì)遠(yuǎn)程 DMA 操作。 主要性能1. 適應(yīng)于 Ether II 、 、10Base10Base2 、10BaseT ；2. 與 NE2022 兼容，支持 8 位、16 位數(shù)據(jù)總線；3. 全雙工，收發(fā)可同時(shí)達(dá)到 10Mbps 的速率，具有睡眠模式，以降低功耗；4. 內(nèi)置 16KB 的 SRAM，用于收發(fā)緩沖，降低對(duì)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(dòng)檢測(cè)所連接的介質(zhì)； 6. 100 腳的 TQFP 封裝，縮小 PCB 尺寸。下面是一個(gè)典型的客戶端向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求的例子：GET Destination_IP/ /GET 代表客戶端的請(qǐng)求命令，而服務(wù)器也受理這個(gè)命令；Destination_IP 代表遠(yuǎn)程主機(jī)的 IP 地址； 是客戶端請(qǐng)求的資源；/ 是 HTTP 協(xié)議的版本。當(dāng)用戶要瀏覽服務(wù)器上的一個(gè)網(wǎng)頁(yè)時(shí)，一個(gè)HTTP 請(qǐng)求就會(huì)從用戶的瀏覽器發(fā)到 HTTP 服務(wù)器。UDP 主要用在傳輸視頻和音頻。因此 UDP 消息會(huì)丟失、重復(fù)或順序混亂。圖 15 UDP 作為應(yīng)用程序到 IP 之間的接口UDP 不夠可靠，當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)目標(biāo)時(shí)沒(méi)有確認(rèn)。 UDP 層很小，包含 8 個(gè)字節(jié)的頭。TCP 數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)如圖 14 所示。客戶應(yīng)用所取的端口號(hào)應(yīng)大于 1024，因 1024 以下的端口號(hào)是為知名應(yīng)用而預(yù)留的。服務(wù)器為最常服務(wù)的應(yīng)用如 FTP（文件傳輸協(xié)議） 、Email 和 HTTP，分配了知名的端口號(hào)并對(duì)其進(jìn)行持續(xù)地監(jiān)聽(tīng)。每個(gè) UDP 數(shù)據(jù)包和 TCP 數(shù)據(jù)段中都含源端口號(hào)和目的端口號(hào)。二者都使用端口號(hào)作為送往主機(jī)的解碼地址。IP 所提供的是非可靠的、無(wú)連接能力的、向指定主機(jī)地址的包傳送的協(xié)議。圖 13 IP 數(shù)據(jù)包的格式17 / 25 傳輸層傳輸層中包括 TCP（傳輸控制協(xié)議） 、UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）等。IP 協(xié)議最大的特點(diǎn)是提供不可靠的和無(wú)連接的數(shù)據(jù)包傳送服務(wù)。圖 12 各協(xié)議棧對(duì) HTTP 數(shù)據(jù)報(bào)文的貢獻(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)層IP 是 TCP/IP 協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報(bào)文中，各個(gè)層次的協(xié)議棧都會(huì)添加自己的首部和尾部數(shù)據(jù)。因此，這里主要討論 HTTP 協(xié)議。幾乎各種不同的 TCP/IP 實(shí)現(xiàn)都會(huì)提供下面這些應(yīng)用：1. HTTP 超文本傳輸控制協(xié)議；2. TELNET 遠(yuǎn)程登錄；3. FTP 文件傳輸協(xié)議；4. SMTP 簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議；5. SNMP 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。由于運(yùn)輸層提供了高可靠性的端到端的通信，因此應(yīng)用層可以忽略所有這些細(xì)節(jié)。TCP 為兩臺(tái)16 / 25主機(jī)提供高可靠性的數(shù)據(jù)通信。這里主要討論 IP 協(xié)議。處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的活動(dòng)，例如分組的選路。它們一起處理與電纜（或其他任何傳輸媒介）的物理接口細(xì)節(jié)。圖 11 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層（1）數(shù)據(jù)鏈路層，有時(shí)也稱為網(wǎng)絡(luò)接口層。TCP/IP 通常被認(rèn)為是一個(gè)四層協(xié)議系統(tǒng)，如 圖 11 所示。15 / 25表格 2 常見(jiàn)嵌入式 TCP/IP 協(xié)議棧比較方案 內(nèi)存需求 代碼尺寸 特點(diǎn)/評(píng)價(jià) 32KByte 15KB 協(xié)議棧用 ASM 編寫且以 LIB 形式發(fā)布，不利于移植TCP/IP lean Server on PIC500Byte 5KB 只有 SLIP 的支持，不能連接以太網(wǎng)TCPIP Stack on MSP4301KByte 5KB 代碼過(guò)于簡(jiǎn)單，不利于擴(kuò)展lwIP 10KB 40KB 資源需求稍多TinyTCP 500Byte 6KB 比較可行的方案uip 500Byte 5KB 比較可行的方案Ucip103 － － 需要和 uC/OS 這一實(shí)時(shí)內(nèi)核配合EtherNut － － 需要和 NUT OS 這一實(shí)時(shí)內(nèi)核配合在本方案中，選擇了 TinyTCP、uIP 作為參考設(shè)計(jì)。因此，嵌入式系統(tǒng)尤其是 8 位單片機(jī)上的 TCP/IP 協(xié)議棧需要高度簡(jiǎn)化專門設(shè)計(jì)。單片機(jī)的程序空間是極為有限的，直接尋址的空間僅 64K 字節(jié)，可用的內(nèi)存 RAM 也是非常小的，最多只能擴(kuò) 64K 的RAM。因此，在本項(xiàng)目中，希望能夠在 Motorola 典型的8 位單片機(jī) MC68HC908SR12 上做到以太網(wǎng)協(xié)議棧的支持。14 / 25 TCP/IP 協(xié)議棧設(shè)計(jì) 現(xiàn)有的 8bit MCU 連接網(wǎng)絡(luò)的方案比較利用 8 位 MCU 通過(guò)精簡(jiǎn)的 TCP/IP 協(xié)議棧來(lái)連接以太網(wǎng)，現(xiàn)在已有的方案的如 表格 1 所示。BOOT Code提供在線擦寫上層程序功能RS485 總線OS實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核系統(tǒng)調(diào)用支持應(yīng)用層更新模塊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持輸入 輸出關(guān)聯(lián)支持，場(chǎng)景支持13 / 25上電初始化(Config 寄存器； PLL；串口通訊)啟動(dòng)延時(shí)延時(shí)是否夠 3 秒?串口是否接收到升級(jí)FALSH 代碼段的請(qǐng)求？反饋確認(rèn)信息接收數(shù)據(jù)FLASH 編程/校驗(yàn)反饋校驗(yàn)數(shù)據(jù)跳轉(zhuǎn)到正常程序代碼 (main)升級(jí)是否完成？YesYesNoNo圖 10 BOOT 代碼工作流程圖有了 Boot 代碼，調(diào)試的過(guò)程為：1. 通過(guò)串口連接目標(biāo)板；2. 編譯程序，生成 SX 格式文件；3. 復(fù)位目標(biāo)板，在 3 秒鐘的延時(shí)時(shí)間內(nèi)，通過(guò)自行編寫的 DLS19 工具，將 S19 格式文件下載到目標(biāo)板上；4. 程序?qū)⒆詣?dòng)按照正常工作狀態(tài)開(kāi)始執(zhí)行。我們將燒寫了 BOOT 代碼的芯片直接焊接到目標(biāo)板上，通過(guò)串口通訊就可以隨時(shí)更新目標(biāo)板上的程序，無(wú)需設(shè)置任何跳線，非常方便。因此，我們采用了固定 BOOT 代碼的方式。如果通過(guò) Monitor 方式在線編程，那么需要在 PCB 板設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留相應(yīng)的管腿和跳線。但是這也給嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了新的問(wèn)題：表貼的芯片一旦焊接到 PCB 板上，就很難再取下來(lái)，如果事先寫入的程序錯(cuò)誤或者丟失，則會(huì)給修改或恢復(fù)帶來(lái)諸多的麻煩。以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)終端的軟件框圖如下：MCUMC68HC908SR12PLL ()LED, Beeper Power, IndicateTTLRS485ConverterRJ11 Connector6 Key InputInfrared InputDimmerSCRDC 5V Power Supply11 / 25圖 8 以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)終端的軟件框圖智能燈光控制器的軟件框圖如下：MC68HC908SR12ARPETHERNETRTL8019ASIPTCP UDPHTTPApplications鍵盤采集模擬量采集CGI 處