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嵌入式TCP/IP协议栈在单片机上的实现

发布时间:2020-06-22 发布时间:
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随着嵌入式设备与网络的日益结合,在单片机系统中引入TCPIP协议栈,以支持单片机接入网络,成为嵌入式领域的一个重要方向。在此对基于SST89E516RD单片机的TCPIP协议栈的实现方法给予讨论。选用SST89E516RD单片机实现了在线仿真和编程的功能,大大节约了开发成本。采用VB 6.0语言与Window 98/2000/XP等为软件开发平台,对系统进行了测试。经过几个月的软硬件测试表明:系统设计合理、稳定可靠,已基本实现了最初的设计目标。对其他类似系统移植该项技术奠定了基础,有很好的参考价值。

1 系统硬件实现
整个系统以SST89E516RD单片机为核心,通过RTL8019AS以太网控制芯片实现远程通信。串口完成网卡参数的修改、在线仿真,在系统中还使用X5045作为外部扩展的E2PROM,用来存储IP地址、物理地址以及网卡的其他配置信息,同时X5045还具有电压监控、看门狗定时器、上电复位三种功能,使用X5045监控系统的运行过程,当系统不稳定时可以进行有效地复位。图1为系统硬件结构图。



2 系统软件实现
系统软件主要包括客户端和服务器端软件的设计,主要有以下几部分内容:
(1)RTL8019AS的初始化和驱动程序的设计;
(2)数据帧的发送和接收子程序;
(3)TCP/IP协议栈程序的设计;
(4)客户端和服务器端程序的设计;
(5)X5045看门狗和E2PROM程序的设计。
系统的主程序流程图如图2所示。


由图2可知,系统首先完成对单片机定时器、串口、网卡芯片和以太网等部分的初始化,然后进入以太网处理部分的主程序,通过定时器中断进行网口数据的超时出错处理,并完成TCP定时器保活和ARP表生存时间的更新。
2.1 系统初始化
所谓初始化和驱动程序是指实模式下一组硬件芯片的驱动子程序,它们屏蔽了底层硬件处理细节,同时向上层软件提供与硬件无关的接口。主要包括定时器初始化,初始化PING表、ARP表,初始化TCP,RTL8019AS的初始化等。RTL8019AS的初始化主要包括网卡的复位和网卡寄存器的初始化。RTL8019AS的初始化主要包括网卡的复位和网卡寄存器的初始化。RTL8019AS内部寄存器有4页,与NE2000兼容的有3页,第4页不用。页选择由CR寄存器的PSl,PS0位确定。在零页寄存器中可以设置接收、发送状态配置以及发送缓存区的起始页与接收缓存区起止页地址等;在1页寄存器中可以设置以太网接口的MAC地址和组播地址。对网卡的初始化就是对相关寄存器初始化,这些寄存器包括CR,RCR,TC-R,PSTART,PSTOP,BNRY,TPSR,ISR,DCR,IMR,CURR,PAGO~PAG5,MAR0~MAR5等。初始化过程如下:


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