【正文】 RXD P0TXD串行通信32KB RAM鎖存器網卡主芯片RTL8019AS網絡變壓器RJ45接口以太網絡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）、地址鎖存器、外部RAM、以太網控制芯片、EEPROM和隔離低通濾波器。17. MAR07：多發(fā)地址寄存器(08H~0FH；類型：1頁讀寫)這些寄存器提供由CRC邏輯哈希壓縮的多發(fā)地址的過濾位。12. CNTR0：幀對齊錯誤計數器(0DH；類型：0頁讀)13. CNTR1：CRC錯誤計數器(0EH：類型：0頁讀)14. CNTR2：包丟失計數器(0FH；類型：0頁讀)15. PAR0~5：物理地址寄存器(01H~06H；類型：1頁讀寫)該寄存器保存本節(jié)點地址并用于與接收數據包的目標地址進行比較，而確定接受還是拒絕。11. RBCR0，l：遠程字節(jié)數寄存器(0AHamp。10. RSAR0，1：遠程起始地址寄存器(08Hamp。8. FIFO：先進先出寄存器(06H；類型：0頁讀)該寄存器允許主機在產生回環(huán)后審查FIFO的內容。06H；類型：0頁寫)這兩個寄存器設置發(fā)送包的字節(jié)數。5. TPSR：發(fā)送起始頁寄存器(04H；類型：0頁寫)該寄存器設置發(fā)送包的起始頁地址。4. BNRY：邊界寄存器(03H；類型：0頁讀寫)該寄存器用于防止環(huán)形緩存的覆蓋。2. PSTART：起始頁寄存器(01H；類型：0頁寫，2頁讀)該寄存器設置接收環(huán)形緩存的起始頁地址。由于緩存不足或處于監(jiān)控模式而不能接收輸入包時置位。為物理目標地址時清零。退出監(jiān)控允許接收時清零。檢測到載波或碰撞時置位6DIS禁止接收。0SEP置位時接受有接收錯誤的包，清零時拒絕接受有接收錯誤的包。清零時只接受與節(jié)點地址匹配的包3AM置位時接受具有多發(fā)目標地址的包，清零時拒絕接受多發(fā)目標地址址包2AB置位時接受具有廣播目標地址的包，清零時拒絕接受廣播目標地址包。7. RCR：接收配置寄存器(0CH；類型：0頁寫，2頁讀)位符號簡述7——總是16——總是15MON置位時為監(jiān)控模式，對接收包只檢查不緩存:清零時則緩存。COL一表示發(fā)送與網絡中其它站點發(fā)生碰撞。6. TSR：發(fā)送狀態(tài)寄存器(04H；類型：0頁讀)該寄存器表示包發(fā)送的狀態(tài)。上電時全0，某位置1開放對應的中斷。此外在接收緩存溢出時置位，而在一個和多個包被從緩存中讀出時清零。2. ISR：中斷狀態(tài)寄存器(O7H；類型：0頁讀寫)該寄存器反映網絡接口控制器(NIC)的狀態(tài)，主控機通過讀取其狀態(tài)定中斷源。1STA無控制作用，僅反映此位的寫入值，上電時為00STP該位為停止命令。發(fā)送完成或退出時內部復位。011——發(fā)送包； 1——遠程DMA完成/退出。位符號簡述6PSPS0表示寄存器頁。： RTL8019AS的NE2000寄存器組 1. CR：命令寄存器(00H；類型：讀寫)該寄存器用于選擇寄存器頁，允許或禁止遠程DMA以及發(fā)出各種命令。0x10~0x17是遠程DMA控制寄存器。 NE2000寄存器組分為4頁，由寄存器CR中的PS0和PS1加以選擇。RTL8019AS的寄存器大致可分為兩組，一組稱為NE2000寄存器組，另一組稱為PnP組。0x18~0x1f共8個地址為復位端口，它們功能一樣，用于對RTL8019AS的熱復位，使用其中一個即可，本課題選用0x18。0x10~0x17為遠程DMA地址，都可以用來作為遠程DMA端口，使用其中一個即可，本課題選用0x10。（4）其中0x00~0x0f共16個地址為寄存器地址。值得一提的是網卡地址是唯一的，且一旦某一網卡生產出來之后，該網卡芯片的物理地址就固定了，是不能改變的。以太網物理地址是6個字節(jié)的，這里使用12字節(jié)是因為這12字節(jié)是重復存儲的，例如物理地址0x50584AC219DF存儲在0x0000~0x000b里是50505859ACACC2C21919DFDF，可以看到單和雙的地址存儲的是一樣的。它實際上是雙端口的RAM，有兩套總線連接大奧該RAM：一套總線是RTL8019AS讀寫該RAM，即本地DMA；另一套總線是單片機讀寫該RAM，即遠程DMA。為了有效利用接收緩沖區(qū)，將接收緩沖區(qū)RAM構成FIFO循環(huán)隊列結構。這兩個發(fā)送緩沖區(qū)交替使用，可提高發(fā)送效率。收發(fā)緩沖以頁為單位，每頁256字節(jié)，共64頁，對應的頁號為0x40~0x80。 RTL8019AS的內部結構（1）RTL8019AS內部有兩塊RAM區(qū)。它將隨著通信媒介的不同而不同，用于完成發(fā)送數據、接收數據、回環(huán)以及沖突檢測、SQE（信號質量錯誤）測試等功能。（3） AUI提供PLS功能與MAU之間信號的通道。（2） PLS完成發(fā)送數據、接收數據、載波監(jiān)聽、錯誤檢測等功能，這些功能都與通訊媒介無關。確切的說，網絡控制器是一個DTE（數據終端設備）。(2) 載波信號的收發(fā)和控制。校驗正確，則將報文發(fā)往存儲器本發(fā)送一個ACK應答幀。校驗后，將數據串行的從網線上發(fā)送出去。(1) 通信數據的發(fā)送和接收。 RTL8019AS簡介[6] RTL8019AS是本系統(tǒng)與以太網通訊的基礎，它用以實現系統(tǒng)與網絡上其他節(jié)點之間的報文發(fā)送與接收功能，處于TCP/IP協(xié)議棧的數據鏈路層，是信息傳送、控制和管理的重要環(huán)節(jié)。系統(tǒng)通過RTL8019AS接入以太網，利用現有的局域網線路，實現RS232信號數據的遠程傳輸。串行接口可以實現RS232。與局域網額接口采用Realtek公司的網絡接口控制器RTL8019AS實現。HTTP在應用層上操作。HTTP允許在瀏覽器到服務器之間路徑上的機器作為代理服務器，將Web頁放入高速緩存并從中應答瀏覽器的請求。如果用戶再次請求該頁，則HTTP允許瀏覽器訪問服務器，確定自從高速緩存之后該頁的內容是否已經改變。5) 支持高速緩存。4) 協(xié)商能力。在大多數情況下，瀏覽器請求Web頁，服務器把副本傳輸給瀏覽器。每個HTTP請求都是自包含的，服務器不保留以前的請求或會話的歷史記錄。HTTP有以下幾個特點：1) 請求/響應，一旦建立了傳輸會話，一端（通常是瀏覽器）必須向響應的另一端發(fā)送HTTP請求。因此減少了連接建立的次數和經常性的連接開銷?？蛻魴C建立一條與服務器的TCP連接，并發(fā)送一個請求到服務器，請求中包含請求方法、URI（統(tǒng)一資源標志符）、協(xié)議版本以及相關的MIME式樣的信息（包含服務器的信息、資源實體的信息和可能的資源內容）。 應用層協(xié)議（HTTP協(xié)議）超文本傳輸控制協(xié)議（HTTP）用來分發(fā)超文本媒體信息，相當靈活和迅速，是目前通過Internet進行信息交換的最主要方式。l TCP選項是變長字段，位于TCP報頭的最后，由若干8位比特的字節(jié)組成，所有的選項都參與校驗和的計算，選項可以開始于任何一個字節(jié)邊界，有兩種選項的格式：（1）只有選項類型的單字節(jié)選項。l 校驗和的校驗范圍包括段首部、數據以及偽首部。l 控制字段的每一位都有特定的含義，指出段的目的和內容。l 首部長度指出以32比特字長（4字節(jié)）為單位的段首部長度。l 確認號指出接收方希望收到對方下次發(fā)送的數據的第一個字節(jié)的序號。l 序號指出段中的數據部分在發(fā)送方數據流中的位置。 TCP報文格式字段源端口地址目的端口地址序號確認號首部長度保留urgackpshrstsynfin窗口檢驗和緊急指針選項填充數據位16163232466161616TCP段格式中各個字段的含義和作用如下：l 源端口地址定義主機中發(fā)送本TCP數據段的應用程序的端口號。數據在建立的連接上按順序發(fā)送，并且按順序達到信宿機?？梢杂靡粋€完整的關聯(lián)描述一個socket連接：（協(xié)議，本地主機地址，本地端口號，遠程主機地址，遠程端口號）socket支持不同的傳輸層協(xié)議，當使用TCP協(xié)議作為傳輸層協(xié)議時，一個socket連接就是一個TCP連接。每個socket都有一個操作系統(tǒng)分配的本地惟一的socket號。socket地址提供了進程通信的端點。套接字socket是系統(tǒng)提供的進程通信編程界面，支持客戶/服務器模型。主機可以用IP地址進行標識，IP地址是全局惟一的，再給主機上的進程賦予一個本地惟一的標識符（端口號），二者加起來，便形成了進程的全局惟一標識符。 TCP采用協(xié)議端口來標識某一主機上的通信進程。就不同的底層網絡而言，TCP和UDP有不同的適用范圍，TCP適用于可靠性較差的廣域網，UDP則使用于可靠性較高的廣域網。傳輸層的目的在于彌補和加強通信子網服務。整個數據包均參與檢驗。： ICMP常見類型號及其含義類型34511128或010或913或1417或18報文含義目的地不可達源中斷重定向數據報超時數據報參數有問題回送請求和應答路由器詢問和通告時間戳請求或應答地址屏蔽請求或回答本課題只考慮ICMP報文的目的站不可達和回送請求與應答報文。類型字段可以有15個不同的值，以描述特定類型的ICMP報文。l 數據段部分在報告差錯時，攜帶原始出錯數據報的首部和數據的前8個字節(jié)，通常這些信息包括了該數據報的關鍵信息（前8個字節(jié)一般為上層協(xié)議的首部信息）；在請求和應答報文中，攜帶與請求和應答相關的額外信息。l 首部其它部分為4個字節(jié)，大部分差錯報告報文未用到這一部分，參數錯報告報文用到其中的一個字節(jié)作為指針，請求應答報文對利用這4個字節(jié)匹配請求與應答報文。l 校驗和（CHECKSUM）：提供ICMP整個報文的校驗和，校驗和算法與IP數據報首部校驗和算法相同。l 類型（TYPE）：指示ICMP報文的類型。ICMP報文首先要封裝成IP數據報，然后再傳遞給下一層。ICMP報文分為兩大類，差錯報告報文和查詢報文。這些控制功能包括：差錯報告、擁塞控制、路徑控制以及路由器和主機信息的獲取等。IP選項長度受首部長度限制[4]。l 目的IP地址指接收方IP地址。數據部分的正確性則由高層協(xié)議予以保證。l 頭校驗和字段為16比特。l 協(xié)議字段表示創(chuàng)建該數據包的高級協(xié)議的類型。l 生存時間TTL是個數量級的概念，防止無用數據包一直存在網絡中。根據首部長度和總長度可以計算出數據部分的長度。l 數據報總長度字段的長度為16比特，總長度以字節(jié)為單位指示整個IP數據報的長度。l 用單片機實現TCP/IP協(xié)議要作一些簡化，不考慮數據分片和優(yōu)先權。l 首部長度字段長度為4比特，指出以32位字長（4字節(jié)）為單位的數據報首部長度。IP數據報文格式如下表所示： IP數據報格式字段版本首部長度服務類型總長度標識標志片偏移生存時間協(xié)議頭校驗和源IP地址目的IP地址選項數據位448161631388163232普通的IP首部長為20字節(jié)，如果包括選項字段可達60字節(jié)。為此，IP層通過IP地址實現物理地址的統(tǒng)一；通過IP數據報實現了物理數據幀的統(tǒng)一。隨著底層網絡質量的日益提高，IP協(xié)議的盡力傳輸的好處也體現得更加明顯。（3）IP協(xié)議提供無連接數據報服務，各個數據報獨立傳輸，可能沿著不同的路徑到達目的地，也可能不會按序到達目的地。IP協(xié)議具有以下特點：（1）是點對點協(xié)議，雖然IP數據報攜帶源IP地址和目的IP地址，但進行數據傳輸時的對等實體一定是相鄰設備（同一網絡）中的對等實體。由于IP協(xié)議在網絡層中具有重要的地位，人們又將TCP/IP協(xié)議的網絡層稱為IP層。IP協(xié)議位于網絡層，位于同一層次的協(xié)議還有ARP和RARP以及上面的因特網控制報文協(xié)議ICMP和因特網組管理協(xié)議IGMP。IP協(xié)議作為TCP/IP協(xié)議簇中的核心協(xié)議，提供了網絡數據傳輸的最基本的服務，同時也是實現網絡互連的基本協(xié)議。l 目的IP地址：定義目的設備的網絡地址。l 發(fā)送方IP地址：定義發(fā)送方的網絡地址。l 操作類型：16比特，定義報文的類型（“1”為ARP請求，“2”為ARP應答，“3”為RARP請求，“4”為RARP應答）。l 協(xié)議地址長度：8比特，以字節(jié)為單位定義物理地址長度。l 硬件地址長度：8比特，以字節(jié)為單位定義物理地址長度。l 協(xié)議類型：16比特，定義使用ARP協(xié)議的類型。l 硬件類型：16比特，定義物理網絡類型。以下是ARP地址解析報文的幀格式： 地址解析報文的幀格式字段以太網首部硬件類型協(xié)議類型硬件地址長度協(xié)議地址長度OP發(fā)送端以太網地址發(fā)送端IP地址目的以太網地址目的IP地址位161616881648324832l 以太網首部：幀封裝時加在ARP報文的首部。如果目的主機位于遠程網絡中，IP會將數據報先發(fā)送給路由器，然后又路由器進行轉發(fā)。（2） 目的主機必須與源主機位于同一物理網絡中。 這里需要注意一下兩點：（1） ARP請求幀在物理網絡中是以廣播方式發(fā)送的，因此此時還不知道目的主機的物理地址。ARP應答幀包含以下信息：l 應答主機的物理地址PB；l 應答主機的IP地址IB；l 請求主機的物理地址PA；l 請求主機的IP地址IA。（5） 如果主機發(fā)現請求中的目的主機IP地址IB與自己的IP地址相同，就產生一個包含其物理地址PB的ARP應答幀。（4） 該網絡中的所有主機都能接收ARP請求幀，并將該幀中的目的地址IP地址IB和自己的IP地址進行比較。ARP請求將包括如下信息：l