介绍了嵌入式TCP/IP合同单片机在网路通讯中的数据传输技术。将TCP/IP合同嵌入式单片机中,利用网卡芯片CS8900实现了单片机在局域网内和通过局域网在因特网上的数据传输。用户终端以单片机系统板为媒介,通过网路与远程数据终端实现数据通讯。
关键词:TCP/IP合同单片机因特网局域网网卡芯片
在因特网上,TCP/IP合同每时每刻保证了数据的确切传输。在数据采集领域,怎样借助TCP/IP合同在网路中进行数据传输成为一个炙手可热的话题。在本系统中,笔者借助TCP/IP合同中的UDP(用户数据报合同)、IP(网路报文合同)、ARP(地址解析合同)及简单的应用层合同成功地实现了单片机的网路互连,既增强了数据传输的速率,又保证了数据传输的正确性,同时也扩充了数据传输的有效直径。
1TCP/IP合同简介
TCP/IP合同是一套把因特网上的各类系统互连上去的合同组,保证因特网上数据的确切快速传输。参考开放系统互连(OSI)模型,TCP/IP一般采用一种简化的四层模型,分别为:应用层、传输层、网络层、链路层。
(1)应用层
网路应用层要有一个定义清晰的会话过程,如一般所说的Http、Ftp、Telnet等。在本系统中,单片机系统传递来自Ethernet和数据终端的数据,应用层只对大的数据报作打包拆报处理。
(2)传输层
传输层让网路程序通过明晰定义的通道及个别特点获取数据,如定义网路联接的端标语等,实现该层合同的传输控制合同TCP和用户数据合同UDP。在本系统中使用UDP数据报合同。
(3)网路层
网路层让信息可以发送到相邻的TCP/IP网路上的任一主机上,IP合同就是该层中传送数据的机制。同时完善网路间的互连,应提供ARP地址解析合同,实现从IP地址到数据链路化学地址的映像。
(4)链路层
由控制同一化学网路上的不同机器间数据传送的底层合同组成,实现这一层合同的合同并属于TCP/IP合同组。在本系统中这部份功能由单片机控制网卡芯片CS8900实现。
2硬件框图
如图1所示,系统提供RJ45插口联接Ethernet网路,而且提供一个并口给用户使用。系统板可以将从Ethernet上过来的IP数据报解包后献给并口,也可将从并口过来的数据封装为IP包送到局域网中。外部RAM使用61C1024(128KB),因而为数据处理提供了很大的缓存;使用E2PROM——X25045,既可以作为看门狗使用,也可以将IP地址、网卡化学地址和其他参数保存在上面。
CS8900芯片是CirrusLogic公司生产的一种局域网处理芯片linux文本编辑器,它的封装是100-pinTQFP,内部集成了在片RAM、10BASE-T收发混频器,但是提供8位和16位两种插口,本文只介绍它的8位模式。
NE103是一种脉冲变压器,在CS8900的后端对网路讯号进行脉冲波形变换。
3工作原理
3.1CS8900的工作原理
CS8900与单片机根据8位形式联接,网卡芯片复位后默认工作方法为I/O联接,基址是300H,下边对它的几个主要工作寄存器进行介绍(寄存器后括弧内的数字为寄存器地址相对基址300H的偏斜量)。
·LINECTL(0112H)
LINECTL决定CS8900的基本配置和化学插口。在本系统中,设置初始值为00d3H,选择数学插口为10BASE-T,并使能设备的发送和接收控制位。
·RXCTL(0104H)
RXCTL控制CS8900接收特定数据报。设置RXTCL的初始值为0d05H,接收网路上的广播或则目标地址同本地数学地址相同的正确数据报。
·RXCFG(0102H)
RXCFG控制CS8900接收到特定数据报后会引起接收中断。RXCFG可设置为0103H,这样当收到一个正确的数据报后,CS8900会形成一个接收中断。
·BUSCT(0116H)
BUSCT可控制芯片的I/O插口的一些操作。设置初始值为8017H,打开CS8900的中断总控制位。
·ISQ(0120H)
ISQ是网卡芯片的中断状态寄存器,内部映射接收中断状态寄存器和发送中断状态寄存器的内容。
·PORT0(0000H)
发送和接收数据时,CPU通过PORT0传递数据。
·TXCMD(0004H)
发送控制寄存器,倘若写入数据00C0H,这么网卡芯片在全部数据写入后开始发送数据。
·TXLENG(0006H)
发送数据宽度寄存器,发送数据时,首先写入发送数据宽度,之后将数据通过PORT0写入芯片。
以上为几个最主要的工作寄存器(为16位),CS8900支持8位模式linux中tcp/ip协议实现及嵌入式应用,当读或写16位数据时linux中tcp/ip协议实现及嵌入式应用,高位字节对应偶地址,低位字节对应奇地址。诸如,向TXCMD中写入00C0H,则可将00h写入305H,将C0H写入304H。
系统工作时linux系统命令,应首先对网卡芯片进行初始化,即写寄存器LINECTL、RXCTL、RCCFG、BUSCT。发数据时,写控制寄存器TXCMD,并将发送数据宽度写入TXLENG,之后将数据依次写入PORT0口,如将第一个字节写入300H,第二个字节写入301H,第三个字节写入300H,依这种推。网卡芯片将数据组织为链路层类型并添加填充位和CRC校准送到网路同样,单片机查询ISO的数据,当有数据来到后,读取接收到的数据帧。读数据时,单片机依次读地址300H,301H,300H,301H…。
3.2单片机工作流程
如图人所示,单片机首先初始化网路设备。网卡IP地址和化学地址存在X25045中,单片机复位后首先读取这种数据以初始化网路。
单片机主要完成数据的解包打包。当有数据从RJ45过来,单片机对数据报进行剖析,假如是ARP(化学地址解析)数据包,则程序转到ARP处理程序(由于在网路上正是ARP合同将IP地址和化学地址相映射)。假如是IP数据包且传输层使用UDR合同,端口正确,则觉得数据报正确,数据解包后,将数据部份通过并口输出。反之,倘若单片机从并口收到数据,则将数据根据UDP合同格式打包,送入CS8900,由CS8900将数据输出到局域网中。
可以晓得,单片机主要处理合同的网路层和传输层,链路层部份由CS8900完成。因单片机将数据接收后完整不变地通过并口输出,所以将应用层交付用户来处理,用户可以依据需求对收到的数据进行处理。
在单片机的程序处理中,包含了完整的APR地址解析合同。通过在单片机中正确设置网段、子网网段等参数,实现了通过局域网单片机与外部因特网上的终端设备的数据通讯。
4应用
这些嵌入式TCP/IP合同的单片机系统板,具有成本低、硬件少、占用面积少、传输速率快、使用便捷等优点。适用于现有的网路传输系统,有着广泛的应用前景,非常是数据采集、数据传输领域。目前,在屏幕板数据成像、远程数据采集系统中被使用。