基于单片机的通信系统的设计与实现1

1、技术基于单片机的通信系统的设计与实现韦振远吉林大学珠海学院电子信息科学与技术系广东珠海）摘要：本文谩计了单片机与互联的新秉境，从秉统震件千台设计；太一疆动程序设计协议谩计等方面详介绍了整个系统平台的设计与实现过程。关键词：单片机通信系统中图分类号；文献标识码；文章编号 一（）（）一一前言随着的迅猛发展，对网络设备的需求量也越来越大，如何把和单协议模块处理，协议模块在用户数据前面加上酋部后封装成数据包。然后将封装好的报文段或后，向发出中断请求，响应的中断请求后，进入中断服务程序，开始进行接收数据操作。片机系统互联起来，成为当今电子界的热数据包交付给协议模块，协议模块在协议的设计门话题，把单片机接

2、入具有巨大的市场价值。系统硬件设计统的硬件平台主要是由单片机微处理器、扩展单元、以太网接口等组成。单片机微处理器在本系统中，考虑要编写协议栈和转发网络数据，故选用系列中内存较大的芯片。是一个低功耗，高性能的其上面添加首部，封装成数据包，然后根据路由表为数据包确定路由，如果找不到相应路由，爱向协议模块发送出错报文，由协议模块进行处理，找到了路由则将数据包发送到网络接口层，并利用协议找到目的地址对应的物理地址，然后封装成以太网帧，由网卡驱动程序将以太网帧发送出去。（）接收数据过程由网卡驱动程序负责接收数据。然后由中断处理方式或查询方式唤醒数据接收网际协议是协议族中最为核心的协议。协议本身较为复杂，

3、而对于单片机系统的应用。只实现了数据包的发送与接收。（）发送函数：当调用发送函数时，要按照数据报的格式填充数据，查看要发送的地址是否在缓冲区中，如果是，填充完毕后立即发送，否则，需要首先发送请求，等待回应之后，得到目的地址的物理地址，然后发送。（）接收处理函数：接收处理函数位微处理器，有字节的可编程、程序，由数据接收程序将接收到的数据帧主要完成以下功能。可擦写只读存储器。该芯片采用了的高密度非易失性存储器技术，也符合工业标准的，的指令系统。交给网络接口层，网络接口层取出帧头，判断接收数据的类型，如果是报文，则将数据交给协议模块处理；如果是）判断报文头中的相应字段是否正确，包括协议版本号，长度范

4、围等。）计算首部校验和是否正确，著校以太网控制器数据包，则将数据交给协议模块处理，验后的值为则说明校验正确，否则出错。数据包要能够发送到网络上，能够从网络上接收到数据包，必须借助以太网控制器，系统采用公司推出多年的网络芯片。芯片是一款应用广泛的网络芯片，支持以协议模块取出首部信息，然后根据首部协议的类型，将报文交给相应的协议模块（协议模块、协议模块和协议模块）处理；最后协议模块或协议模块收到报文后，取出首部进行处理，丢弃该报文。）笋断报文封装的上层协议类型，调用相应处理程序。系统中报文封装的上层协议有用户数据报协议、传输控制协议和差错控制报文。太网和并将用户数据交给应用程序处理。以太网卡驱动程

5、序结语与单片机接口设计网络接口层是协议栈与以太本文主要研究了一种基于单片机的通的数据线。与网设备的驱动程序之间的接口。网络接口信系统，解决了单片机与相互通信的（口）相连。在驱动的过程中，需要控制它的个寄存器，硬件上只需要根地址线。考虑蜀地址的连续性，在设计中用【】作为地址线与的（口锁存后的信号）连接，经反相后与相连，故的寻址空间为层主要实现数据的接收和发送。主要通过以下个函数实现。（）初始化函数初始化函数主要是对相关的寄存器进行配置，这些寄存器包括、，、和等。的难题。随着的发展，网络化的单片机将会更广泛地应用在家庭和工业的各个领域。参考文献【李明，康静秋，贾智平嵌入式协议栈的研究与开发计算机工

6、程与应用，（）发送函数【；软件设计协议实际上就是在物理网上的一组完整的网络协议。是一个四层协议，即由应用层、传输层、网络层和链路层组成。首先，把数据包按规定的以太网帧格式封装好，并将其放在外部中，然后，通过远程把封装好的数据包写入到的内部数据发送缓冲区中最后，通过的本地将数【】杨金岩，等单片机数据传输接口扩展技术与应用实例【北京：人民邮电出版社，协议工作过程据送入进行发送。协议工作过程主要包括发送数据过程和接收数据过程。（）发送数据过程发送数据时，如果选择的是协议，则应用程序将用户数据交给协议模块处理，协议模块在用户数据前面加上首部信息后封装成报文段，如果选择的是协议，则将用户数据交给（）接收

7、函数首先，由本地将需要接收的数据包存入到接收缓冲环中，这由自动完成只需对相关的寄存器如，、和进行设置即可。其次由远程将接收缓冲环中的数据包写入到外部中，当收到一个完整的以太网数据包科技创新导报蚕而而而万方数据基于单片机的通信系统的设计与实现作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：韦振远吉林大学珠海学院电子信息科学与技术系广东珠海,S19041科技创新导报SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION HERALD2008，(27)0次1.李明.康静秋.贾智平 嵌入式TCP/IP协议栈的研究与开发期刊论文-计算机工程与应用 2002(16)2.RTL8019A

8、S Datasheet3.杨金岩 8051单片机数据传输接口扩展技术与应用实例 20051.期刊论文 刘恩涛.王沁 单片机中TCP/IP协议子集的设计与实现 -计算机工程与设计2004,25(12)集成了TCP/IP协议子集的单片机具有较高的应用价值,较好地解决了工控单片机使用串行通讯机制时存在的问题.设计中将TCP/IP协议子集、80C52单片机和RTL8019AS以太网卡芯片相结合,利用C语言编写系统控制程序及底层硬件驱动,在80C52单片机上实现了TCP/IP协议子集.此设计有效地降低了成本,通讯高速可靠,精简实用,易于操作与组建网络.2.期刊论文 彭龑.PENG Yan 基于单片机嵌入

9、式TCP/IP上网的设计与实现 -四川理工学院学报（自然科学版）2007,20(5)文章中给出了基于单片机嵌入式TCP/IP上网的解决方案.包括对以太网接口硬件设计,以及基于单片机实现的网卡控制器的驱动和TCP/IP协议软件设计,实现了基于单片机嵌入式TCP/IP上网.3.期刊论文 华晓鸣.Hua Xiao-ming 嵌入式TCP/IP协议在单片机网络系统中的应用 -金卡工程2007,11(3)本文介绍了嵌入式TCP/IP协议在单片机网络系统中的数据传输技术.将TCP/IP协议嵌入式单片机中,借助网卡芯片RTL8019AS实现了单片机在局域网内和通过局域网在互联网上的数据传输.用户终端以单片机

10、系统板为媒介,通过网络与远程数据终端实现数据通信.4.学位论文 姜玲玲 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 2005本文研究了嵌入式TCP/IP协议单片机在网络通信中的数据传输技术，开发了利用增强型单片机实现TCP/IP协议的应用系统，借助无线通信模块实现了单片机系统通过无线网络在Internet上的数据传输。用户终端以单片机系统板为媒介，通过网络与远程数据中心服务器实现数据通信。 本系统所使用的单片机是一款将可编程系统器件PSD和8032微控制器集成一体的功能强大的新型高速单片机STuPSD3200系列单片机，这款单片机既满足了系统对资源的要求又简化了系统的外围电路。为了系统

11、开发的便利采用了InsightME-3200仿真器及高性能集成开发环境MedWin。 利用单片机实现TCP/IP协议栈的技术难点在于：如何利用单片机自身有限的资源实现复杂的协议和状态机转换，同时保证系统的实时性，使之可以在Internet上传输IP数据包。由于TCP/IP协议比较复杂，受单片机内存和速度限制，如何将TCP/IP协议简化是本文所要研究和解决的重点问题。 为增强程序的可移植性，本文中所有代码都是由C语言编写的，并采用分层的结构，从底到上分别为：IP协议层、TCP协议层与应用层。上层函数的实现需要应用到底层函数，而底层函数的任务就是为上层函数提供服务，最终完成应用层任务传送数据。 本

12、课题采用包嗅探器Sniffer对通信数据进行跟踪分析，并验证协议栈程序的正确性。 本研究成果已经应用于交通部科技项目水上交通安全信息系统中。5.学位论文 侯昉 基于嵌入式实时操作系统和TCP/IP协议的单片机测控系统 2004将嵌入式系统与网络相结合,构造能与网络相连接的智能节点,是目前控制、通讯、计算机等多学科的研究热点.这种智能节点可以是复杂昂贵的工业实时控制设备,也有可能是小巧经济可以接入Internet的智能家电.该文的工作致力于将嵌入式实时操作系统(RTOS)uC/OS-和应用最广泛的网络协议TCP/IP协议相结合,移植到51系列单片机上.这样的系统由内置64K程序Flash存储器的

13、WinbondW5168EBP单片机,32K扩展数据存储器和RTL8019AS以太网络接口控制芯片构成.该系统最大的特点是在8位单片机上实现了HTTP协议.系统配置成功后,成为局域网中有独立IP地址的一个节点.局域网中的任一一台PC在IE浏览器的地址栏输入配置给系统的IP地址,就可以访问到存储在该系统中的超文本页面.通过对页面上的控制按钮进行直接操作,可以达到控制系统电平输出的目的.连入网络内的PC只要能够运行IE浏览器,不要进行任何其他软件设置和添加任何其他硬件设备,就具备了对测控设备进行操作的能力.单片机上实现TCP/IP的意义和价值在于:将原来孤立的控制单元改造成能够融合进控制网络和信息

14、网络的节点.同时,以太网上运行的TCP/IP协议是一个开放的标准,它并不由某个厂商所控制.开放性和公开性使得开发具有自主知识产权的系统成为可能.该论文研究实现的基于RTOS和TCP/IP协议的分布式单片机测控系统,主要做了以下几个方面的工作:1实现了公开源码的嵌入式操作系统uC/OS-在51系列单片机Winbond W78E516BP上的移植,修正了参考资料普遍存在的错误.(见该文2.9小节,p27-28):2通过合理选择,实现了TCP/IP协议栈中的部分内容.值得重点指出的是用8位单片机实现了HTTP协议,从而使得单片机成为了可以用IE浏览器直接访问的节点;3分析了基于TCP/IP协议的分布

15、式单片机测控系统的实时工作性能,进行了延迟时间的试验测试.提出了工业以太网的性能敏感因素和改进办法;4系统在船舶电站仿真系统中用于网络数据通信和远程控制.6.期刊论文 吴旻.WU Min 嵌入式TCP/IP协议单片机在网络通信中的应用 -仪器仪表用户2008,15(3)在网络通信的数据传输中,将TCP/IP协议嵌入到AT89C51单片机中,借助CS8900网卡芯片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,用户终端通过单片机实现网络与远程数据终端的数据通信.7.期刊论文 余少华.马文丽.姚文娟.郑文岭 双单片机数据采集系统中TCP/IP网络模块的实现 -自动化仪表2005,26(9

16、)介绍了一种使用双单片机的多通道的毛细管电泳芯片检测系统,详述了从单片机如何通过网卡芯片RTL8019AS,通过以太网实现与上位机的网络连接,阐述了在双单片机数据采集系统中TCP/IP网络模块的实现方法.对于仪器的网络化及其意义进行了讨论.8.期刊论文 王禹桥.李威.王爱兵.Wang Yuqiao.Li Wei.Wang Aibing 基于嵌入式TCP/IP协议单片机的杂散电流监测系统 -微计算机信息2006,22(14)本文系统介绍了杂散电流的产生及危害及嵌入式TCP/IP协议单片机系统接入Internet网络的方法,并组建了基于嵌入式TCP/IP协议单片机的杂散电流监测系统,并对整个系统进行了通讯误码率和测试精度的实验验证.结果表明,该系统在杂散电流监测系统应用效果较好,具有可靠性高,成本低等优点.9.期刊论文 黄训诚.HUANG Xun-cheng 基于RTL8019AS的单片机TCP/IP网络通信 -微电子学与计算机2005,22(3)介绍了以太网控制器芯片RTL8019AS,并将TCP/IP协议嵌入通用单片机中,通过RTL8019AS实现了智能设备和仪表在局域网/因特网上的数据传输.文中给出系统硬件原理框图和有关实现TCP/IP协议的程序代码,对系统的软硬件架构做了阐述,并给出了验证结果.10.期刊论文 赵国锋.邱作雨.张毅.ZHAO Guo-feng.QIU