摘要：介紹了嵌入式TCP/IP協(xié)議在網絡通信中的數據傳輸技術。將TCP/IP協(xié)議嵌入式中，借助網卡芯片實現了在局域網內和通過局域網在因特網上的數據傳輸。用戶終端以單片機系統(tǒng)板為媒介，通過網絡與遠程數據終端實現數據通信。 關鍵詞：TCP/IP協(xié)議 單片機 因特網 局域網 網卡芯片 在因特網上，TCP/IP協(xié)議每時每刻保證了數據的準確傳輸。在數據采集領域，如何利用TCP/IP協(xié)議在網絡中進行數據傳輸成為一個炙手可熱的話題。在本系統(tǒng)中，筆者利用TCP/IP協(xié)議中的UDP（用戶數據報協(xié)議）、IP（網絡報文協(xié)議）、ARP（地址解析協(xié)議）及簡單的應用層協(xié)議成功地實現了單片機的網絡互連，既提高了數據傳輸的速度，又保證了數據傳輸的正確性，同時也擴展了數據傳輸的有效半徑。1 TCP/IP協(xié)議簡介 TCP/IP協(xié)議是一套把因特網上的各種系統(tǒng)互連起來的協(xié)議組，保證因特網上數據的準確快速傳輸。參考開放系統(tǒng)互連（OSI）模型，TCP/IP通常采用一種簡化的四層模型，分別為：應用層、傳輸層、網絡層、鏈路層。 （1）應用層 網絡應用層要有一個定義清晰的會話過程，如通常所說的、Ftp、等。在本系統(tǒng)中，單片機系統(tǒng)傳遞來自和數據終端的數據，應用層只對大的數據報作打包拆報處理。（2）傳輸層 傳輸層讓網絡程序通過明確定義的通道及某些特性獲取數據，如定義網絡連接的端口號等，實現該層協(xié)議的傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數據協(xié)議UDP。在本系統(tǒng)中使用UDP數據報協(xié)議。（3）網絡層 網絡層讓信息可以發(fā)送到相鄰的TCP/IP網絡上的任一主機上，IP協(xié)議就是該層中傳送數據的機制。同時建立網絡間的互連，應提供ARP地址解析協(xié)議，實現從IP地址到數據鏈路物理地址的映像。（4）鏈路層 由控制同一物理網絡上的不同機器間數據傳送的底層協(xié)議組成，實現這一層協(xié)議的協(xié)議并屬于TCP/IP協(xié)議組。在本系統(tǒng)中這部分功能由單片機控制網卡芯片實現。

2 硬件框圖 如圖1所示，系統(tǒng)提供接口連接網絡，并且提供一個串口給用戶使用。系統(tǒng)板可以將從上過來的IP數據報解包后送給串口，也可將從串口過來的數據封裝為IP包送到局域網中。外部RAM使用（128KB），從而為數據處理提供了很大的緩存；使用——，既可以作為看門狗使用，也可以將IP地址、網卡物理地址和參數保存在里面。 芯片是 公司生產的一種局域網處理芯片，它的封裝是100-pin TQFP，內部集成了在片RAM、10BASE-T收發(fā)，并且提供8位和16位兩種接口，本文只介紹它的8位模式。NE103是一種脈沖，在CS8900的前端對網絡信號進行脈沖波形變換。3 工作原理3.1 CS8900的工作原理 CS8900與單片機按照8位方式連接，網卡芯片復位后默認工作方式為I/O連接，基址是300H，下面對它的幾個主要工作寄存器進行介紹（寄存器后括號內的數字為寄存器地址相對基址300H的偏移量）?！INECTL（0112H） LINECTL決定CS8900的基本配置和物理接口。在本系統(tǒng)中，設置初始值為00d3H，選擇物理接口為10BASE-T，并使能設備的發(fā)送和接收控制位?！XCTL（0104H） RXCTL控制CS8900接收特定數據報。設置RXTCL的初始值為0d05H，接收網絡上的廣播或者目標地址同本地物理地址相同的正確數據報?！XCFG（0102H） RXCFG控制CS8900接收到特定數據報后會引發(fā)接收中斷。RXCFG可設置為0103H，這樣當收到一個正確的數據報后，CS8900會產生一個接收中斷?！USCT（0116H） BUSCT可控制芯片的I/O接口的一些操作。設置初始值為8017H，打開CS8900的中斷總控制位?！SQ（0120H） ISQ是網卡芯片的中斷狀態(tài)寄存器，內部映射接收中斷狀態(tài)寄存器和發(fā)送中斷狀態(tài)寄存器的內容。·PORT0（0000H） 發(fā)送和接收數據時，CPU通過PORT0傳遞數據?！XCMD（0004H） 發(fā)送控制寄存器，如果寫入數據00C0H，那么網卡芯片在全部數據寫入后開始發(fā)送數據?！XLENG（0006H） 發(fā)送數據長度寄存器，發(fā)送數據時，首先寫入發(fā)送數據長度，然后將數據通過PORT0寫入芯片。以上為幾個最主要的工作寄存器（為16位），CS8900支持8位模式，當讀或寫16位數據時，低位字節(jié)對應偶地址，高位字節(jié)對應奇地址。例如，向TXCMD中寫入00C0H，則可將00h寫入，將C0H寫入304H。 系統(tǒng)工作時，應首先對網卡芯片進行初始化，即寫寄存器LINECTL、RXCTL、RCCFG、BUSCT。發(fā)數據時，寫控制寄存器TXCMD，并將發(fā)送數據長度寫入TXLENG，然后將數據依次寫入PORT0口，如將第一個字節(jié)寫入300H，第二個字節(jié)寫入，第三個字節(jié)寫入300H，依此類推。網卡芯片將數據組織為鏈路層類型并添加填充位和CRC校驗送到網絡同樣，單片機查詢ISO的數據，當有數據來到后，讀取接收到的數據幀。讀數據時，單片機依次讀地址300H，，300H，…。3.2 單片機工作流程 如圖人所示，單片機首先初始化網絡設備。網卡IP地址和物理地址存在中，單片機復位后首先讀取這些數據以初始化網絡。

單片機主要完成數據的解包打包。當有數據從過來，單片機對數據報進行分析，如果是ARP（物理地址解析）數據包，則程序轉入ARP處理程序（因為在網絡上正是ARP協(xié)議將IP地址和物理地址相映射）。如果是IP數據包且傳輸層使用UDR協(xié)議，端口正確，則認為數據報正確，數據解包后，將數據部分通過串口輸出。反之，如果單片機從串口收到數據，則將數據按照UDP協(xié)議格式打包，送入CS8900，由CS8900將數據輸出到局域網中。可以知道，單片機主要處理協(xié)議的網絡層和傳輸層，鏈路層部分由CS8900完成。因單片機將數據接收后完整不變地通過串口輸出，所以將應用層交付用戶來處理，用戶可以根據需求對收到的數據進行處理。在單片機的程序處理中，包含了完整的APR地址解析協(xié)議。通過在單片機中正確設置網關、子網掩碼等參數，實現了通過局域網單片機與外部因特網上的終端設備的數據通信。4 應用 這種嵌入式TCP/IP協(xié)議的單片機系統(tǒng)板，具有成本低、硬件少、占用面積少、傳輸速度快、使用方便等優(yōu)點。適用于現有的網絡，有著廣泛的應用前景，特別是數據采集、數據傳輸領域。目前，在屏幕板數據成像、遠程數據采集系統(tǒng)中被使用。