【正文】 令，8019會(huì)自動(dòng)把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成物理幀格式在物理信道上傳輸。 第4章 軟件實(shí)現(xiàn)本課題軟件部分分為兩大塊:第一塊是網(wǎng)卡芯片RTL8019AS驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)；第二塊則是TCP/IP協(xié)議棧的嵌入。數(shù)據(jù)可以從串口輸入到單片機(jī)，單片機(jī)再把數(shù)據(jù)傳到8019，然后在傳到以太網(wǎng)上。232的T1IN腳接單片機(jī)的TXD，232的R1O腳接單片機(jī)的RXD。（3）電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232 MAX232為串口電平轉(zhuǎn)換電路。SI、SO、SCK引腳分別與單片機(jī)的INTT0、T1相接。復(fù)位功能對(duì)單片機(jī)和網(wǎng)卡控制器進(jìn)行復(fù)位。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。外部RAM選用32K字8位高速CMOS靜態(tài)RAM芯片HM62256。主處理器選用Atmel公司的51單片機(jī)芯片AT89C52,它能夠滿足需求，而且極為常用，價(jià)格便宜，易于獲取。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單，外圍器件也比較少，相對(duì)來說成本低廉[7]。16. CURR：當(dāng)前頁寄存器(07H；類型：1頁讀寫)該寄存器指向擬接受包的第一個(gè)緩存頁的頁地址。0BH；類型：0頁寫)這兩個(gè)寄存器設(shè)置遠(yuǎn)程DMA的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。09H；類型：0頁寫)這兩個(gè)寄存器設(shè)置遠(yuǎn)程DMA的起始地址。9. CRDA0，l：當(dāng)前遠(yuǎn)程DMA地址寄存器(08H和09H：類型：0頁讀)這兩個(gè)寄存器包含遠(yuǎn)程DMA的當(dāng)前地址。7. NCR：碰撞數(shù)寄存器(05H；類型：0頁讀)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)。6. TBCR0，1：發(fā)送字節(jié)數(shù)寄存器(05Hamp。一般用作一個(gè)指針來指示主機(jī)己出的最后一個(gè)環(huán)形緩存頁。3. PSTOP：終止頁寄存器(02H；類型：0頁寫，2頁讀)該寄存器設(shè)置接收環(huán)形緩存的終止頁地址。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；類型：0頁讀)從這兩個(gè)寄存器可讀出當(dāng)前本地DMA地址。4MPA包丟失位。5PHY接收包為多發(fā)或廣播目標(biāo)地址時(shí)置位。當(dāng)NIC處于監(jiān)控模式時(shí)置位且禁止接收。8. RSR：接收狀態(tài)寄存器(0CH；類型：0頁讀)位符號(hào)簡述7DFR延遲。1AR置位時(shí)接受長度少于64字節(jié)的包，清零時(shí)拒絕接受長度少于64字節(jié)的包。4PRO置位時(shí)所以具有物理地址的包均接受。PTX一表示發(fā)送完成無誤。位76543210符號(hào)OWCCDH1CRSABTCOL1PTX其中：ABT一表示網(wǎng)絡(luò)接口控制器由于過多沖突而退出發(fā)送。4. DCR：數(shù)據(jù)配置寄存器(0EH；類型：0頁寫，2頁讀)5. TCR：發(fā)送配置寄存器(0DH；類型：0頁寫，2頁讀)位76543210符號(hào)111OFSTATDPB1PB0CRC其中：CRC禁止或允許發(fā)送時(shí)的CRC邏輯。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)送無誤0PRX表示包接收無誤3. IMR：中斷屏蔽寄存器(0FH；類型：0頁寫，2頁讀)各位與ISR對(duì)應(yīng)。位符號(hào)簡述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。職位時(shí)既不發(fā)送也不接收。寫零無效。2TXP發(fā)送包時(shí)必須置位。0~2頁：NE2000兼容；3頁：RTL8019AS配置5~3RD2~0000——非法；001——遠(yuǎn)程讀；010——遠(yuǎn)程寫?？赡苁蔷幊讨惺褂米铑l繁的寄存器。0x18~0x1f是Reset寄存器，8個(gè)Reset口的作用是相同的。其中0x00~0x1f是控制寄存器。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。 RTL8019AS內(nèi)部寄存器簡介寄存器的設(shè)置和使是RTL8019AS應(yīng)用的關(guān)鍵。這樣，微控制器通過讀寫端口0x10即可實(shí)現(xiàn)對(duì)RTL8019AS內(nèi)部緩沖區(qū)的訪問。寄存器分為4頁：Page0~Page3，由RTL8019AS的命令寄存器(CR)中的PS0、PS1為來決定要訪問的頁。（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）。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。（2）另一塊只有32字節(jié)，地址為0x0000~0x001f，稱為Prom頁，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。要接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包就必須通過DMA讀寫RTL8019AS內(nèi)部的16KB RAM。后52頁（即地址為0x4c00~0x7fff）作為接收緩沖區(qū)。一般將前12頁（即地址為0x4000~0x4bff）作為發(fā)送緩沖區(qū)，且分為兩個(gè)6頁。一塊容量為16KB，地址為0x4000~0x7fff，用于收發(fā)緩沖。網(wǎng)絡(luò)的沖突檢測、沖突退避重發(fā)、檢測接收?qǐng)?bào)文目的地址是否匹配、檢測報(bào)文CRC校驗(yàn)等工作都由硬件來完成，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。（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)（5） 械的接口。PLS將MAC傳送來的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AUI發(fā)送到MAU，或通過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。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 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、檢測目的地址是否匹配以及沖突處理等功能。這項(xiàng)功能包括載波監(jiān)聽、發(fā)送時(shí)間等。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。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)。發(fā)送時(shí)，將發(fā)送來的數(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)。其功能大致可分為以下兩種。下面分別介紹物理層的接口實(shí)現(xiàn)。RS232選用MAXM公司的MAX232（A）。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。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。HTTP在應(yīng)用層上操作。HTTP允許在瀏覽器到服務(wù)器之間路徑上的機(jī)器作為代理服務(wù)器，將Web頁放入高速緩存并從中應(yīng)答瀏覽器的請(qǐng)求。如果用戶再次請(qǐng)求該頁，則HTTP允許瀏覽器訪問服務(wù)器，確定自從高速緩存之后該頁的內(nèi)容是否已經(jīng)改變。5) 支持高速緩存。4) 協(xié)商能力。在大多數(shù)情況下，瀏覽器請(qǐng)求Web頁，服務(wù)器把副本傳輸給瀏覽器。每個(gè)HTTP請(qǐng)求都是自包含的，服務(wù)器不保留以前的請(qǐng)求或會(huì)話的歷史記錄。HTTP有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1) 請(qǐng)求/響應(yīng)，一旦建立了傳輸會(huì)話，一端（通常是瀏覽器）必須向響應(yīng)的另一端發(fā)送HTTP請(qǐng)求。因此減少了連接建立的次數(shù)和經(jīng)常性的連接開銷。客戶機(jī)建立一條與服務(wù)器的TCP連接，并發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求到服務(wù)器，請(qǐng)求中包含請(qǐng)求方法、URI（統(tǒng)一資源標(biāo)志符）、協(xié)議版本以及相關(guān)的MIME式樣的信息（包含服務(wù)器的信息、資源實(shí)體的信息和可能的資源內(nèi)容）。 應(yīng)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(dāng)靈活和迅速，是目前通過Internet進(jìn)行信息交換的最主要方式。l TCP選項(xiàng)是變長字段，位于TCP報(bào)頭的最后，由若干8位比特的字節(jié)組成，所有的選項(xiàng)都參與校驗(yàn)和的計(jì)算，選項(xiàng)可以開始于任何一個(gè)字節(jié)邊界，有兩種選項(xiàng)的格式：（1）只有選項(xiàng)類型的單字節(jié)選項(xiàng)。l 校驗(yàn)和的校驗(yàn)范圍包括段首部、數(shù)據(jù)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(nèi)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(rèn)號(hào)指出接收方希望收到對(duì)方下次發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。l 序號(hào)指出段中的數(shù)據(jù)部分在發(fā)送方數(shù)據(jù)流中的位置。 TCP報(bào)文格式字段源端口地址目的端口地址序號(hào)確認(rèn)號(hào)首部長度保留urgackpshrstsynfin窗口檢驗(yàn)和緊急指針選項(xiàng)填充數(shù)據(jù)位16163232466161616TCP段格式中各個(gè)字段的含義和作用如下：l 源端口地址定義主機(jī)中發(fā)送本TCP數(shù)據(jù)段的應(yīng)用程序的端口號(hào)。數(shù)據(jù)在建立的連接上按順序發(fā)送，并且按順序達(dá)到信宿機(jī)?？梢杂靡粋€(gè)完整的關(guān)聯(lián)描述一個(gè)socket連接：（協(xié)議，本地主機(jī)地址，本地端口號(hào)，遠(yuǎn)程主機(jī)地址，遠(yuǎn)程端口號(hào)）socket支持不同的傳輸層協(xié)議，當(dāng)使用TCP協(xié)議作為傳輸層協(xié)議時(shí)，一個(gè)socket連接就是一個(gè)TCP連接。每個(gè)socket都有一個(gè)操作系統(tǒng)分配的本地惟一的socket號(hào)。socket地址提供了進(jìn)程通信的端點(diǎn)。套接字socket是系統(tǒng)提供的進(jìn)程通信編程界面，支持客戶/服務(wù)器模型。主機(jī)可以用IP地址進(jìn)行標(biāo)識(shí)，IP地址是全局惟一的，再給主機(jī)上的進(jìn)程賦予一個(gè)本地惟一的標(biāo)識(shí)符（端口號(hào)），二者加起來，便形成了進(jìn)程的全局惟一標(biāo)識(shí)符。 TCP采用協(xié)議端口來標(biāo)識(shí)某一主機(jī)上的通信進(jìn)程。就不同的底層網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)，UDP則使用于可靠性較高的廣域網(wǎng)。傳輸層的目的在于彌補(bǔ)和加強(qiáng)通信子網(wǎng)服務(wù)。整個(gè)數(shù)據(jù)包均參與檢驗(yàn)。： ICMP常見類型號(hào)及其含義類型34511128或010或913或1417或18報(bào)文含義目的地不可達(dá)源中斷重定向數(shù)據(jù)報(bào)超時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)參數(shù)有問題回送請(qǐng)求和應(yīng)答路由器詢問和通告時(shí)間戳請(qǐng)求或應(yīng)答地址屏蔽請(qǐng)求或回答本課題只考慮ICMP報(bào)文的目的站不可達(dá)和回送請(qǐng)求與應(yīng)答報(bào)文。類型字段可以有15個(gè)不同的值，以描述特定類型的ICMP報(bào)文。l 數(shù)據(jù)段部分在報(bào)告差錯(cuò)時(shí)，攜帶原始出錯(cuò)數(shù)據(jù)報(bào)的首部和數(shù)據(jù)的前8個(gè)字節(jié)，通常這些信息包括了該數(shù)據(jù)報(bào)的關(guān)鍵信息（前8個(gè)字節(jié)一般為上層協(xié)議的首部信息）；在請(qǐng)求和應(yīng)答報(bào)文中，攜帶與請(qǐng)求和應(yīng)答相關(guān)的額外信息。l 首部其它部分為4個(gè)字節(jié)，大部分差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文未用到這一部分，參數(shù)錯(cuò)報(bào)告報(bào)文用到其中的一個(gè)字節(jié)作為指針，請(qǐng)求應(yīng)答報(bào)文對(duì)利用這4個(gè)字節(jié)匹配請(qǐng)求與應(yīng)答報(bào)文。l 校驗(yàn)和（CHECKSUM）：提供ICMP整個(gè)報(bào)文的校驗(yàn)和，校驗(yàn)和算法與IP數(shù)據(jù)報(bào)首部校驗(yàn)和算法相同。l 類型（TYPE）：指示ICMP報(bào)文的類型。ICMP報(bào)文首先要封裝成IP數(shù)據(jù)報(bào)，然后再傳遞給下一層。ICMP報(bào)文分為兩大類，差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文和查詢報(bào)文。這些控制功能包括：差錯(cuò)報(bào)告、擁塞控制、路徑控制以及路由器和主機(jī)信息的獲取等。IP選項(xiàng)長度受首部長度限制[4]。l 目的IP地址指接收方IP地址。數(shù)據(jù)部分的正確性則由高層協(xié)議予以保證。l 頭校驗(yàn)和字段為16比特。l 協(xié)議字段表示創(chuàng)建該數(shù)據(jù)包的高級(jí)協(xié)議的類型。l 生存時(shí)間TTL是個(gè)數(shù)量級(jí)的概念，防止無用數(shù)據(jù)包一直存在網(wǎng)絡(luò)中。根據(jù)首部長度和總長度可以計(jì)算出數(shù)據(jù)部分的長度。l 數(shù)據(jù)報(bào)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(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)的長度。l 用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議要作一些簡化，不考慮數(shù)據(jù)分片和優(yōu)先權(quán)。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(shù)據(jù)報(bào)首部長度。IP數(shù)據(jù)報(bào)文格式如下表所示： IP數(shù)據(jù)報(bào)格式字段版本首部長度服務(wù)類型總長度標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移生存時(shí)間協(xié)議頭校驗(yàn)和源IP地址目的IP地址選項(xiàng)數(shù)據(jù)位448161631388163232普通的IP首部長為20字節(jié)，如果包括選項(xiàng)字段可達(dá)60字節(jié)。為此，IP層通過IP地址實(shí)現(xiàn)物理地址的統(tǒng)一；通過IP數(shù)據(jù)報(bào)實(shí)現(xiàn)了物理數(shù)據(jù)幀的統(tǒng)一。隨著底層網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的日益提高，IP協(xié)議的盡力傳輸?shù)暮锰幰搀w現(xiàn)得更加明顯。（3）IP協(xié)議提供無連接數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)獨(dú)立傳輸，可能沿著不同的路徑到達(dá)目的地，也可能不會(huì)按序到達(dá)目的地。IP協(xié)議具有以下特點(diǎn)：（1）是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議，雖然IP數(shù)據(jù)報(bào)攜帶源IP地址和目的IP地址，但進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的對(duì)等實(shí)體一定是相鄰設(shè)備