单片机的以太网接入设计

RTL8019AS的工作原理 的工作原理
RTL8019AS内部可分为远程 内部可分为远程DMA接口、本地 接口、 内部可分为远程 接口 本地DMA接口 接口 、MAC（介质访问控制）逻辑、线路数据编码解码逻辑和 （介质访问控制）逻辑、 其他端口。内部结构如图2-3所示。 所示。 其他端口。内部结构如图 所示 RTL8019AS的内部结构 的内部结构
本设计将在单片机上嵌入TCP/IP协议以达到以太网接接 协议以达到以太网接接 本设计将在单片机上嵌入 入的目的。即将TCP/IP协议以软件方式嵌入到嵌入系统 入的目的 。 即将 协议以软件方式嵌入到嵌入系统 的ROM中，但由于协议栈较庞大，因此要精简 中 但由于协议栈较庞大，因此要精简TCP/IP协 协 实现与需求相关的部分， 议 ， 实现与需求相关的部分 ， 大幅度减少对系统资源的需 本设计采用了软件方式， 使用高性能51系列 系列MCU， 求 。 本设计采用了软件方式 ， 使用高性能 51 系列 MCU ， 成本低、技术成熟，软硬件开发周期短， 成本低 、 技术成熟 ， 软硬件开发周期短 ， 并且设计方案灵 活多变，可合用不同的对象，值得深入探究设计。 活多变，可合用不同的对象，值得深入探究设计。
首先，要求所选的以太网控制器必须支持8位工作模式。实 首先，要求所选的以太网控制器必须支持 位工作模式。 位工作模式 际上，只有部分基于ISA总线的以太网控制器才能满足此 际上，只有部分基于 总线的以太网控制器才能满足此 条件，所以基于PCI总线的不在此考虑之列。其次，要考 条件，所以基于 总线的不在此考虑之列。其次， 总线的不在此考虑之列 虑以太网控制器的片上缓存， 虑以太网控制器的片上缓存，最好选用具有足够片上缓存 的以太网控制器以简化系统设计。再次， 的以太网控制器以简化系统设计。再次，应考虑以太网控 制器与主机的数据交换形式， 制器与主机的数据交换形式，如有的可支持中断或只可支 持查询，这势必对系统设计产生一定的影响。最后， 持查询，这势必对系统设计产生一定的影响。最后，考虑 其是否与NE2000兼容。 其是否与 兼容。 兼容
以太网串行口数据转换模块工作实例
以太网串行口数据转换模块设计中设计的网络参数主要包 地址、 地址 子网掩码、端口号、网关IP地址 地址、 括MAC地址、IP地址、子网掩码、端口号、网关 地址 地址 远端主机IP和端口号等 和端口号等。 、远端主机 和端口号等。在main.c中，RTL8019AS 中 地址设置为0x00～0x05，IP地址设置为 的MAC地址设置为 地址设置为 ～ ， 地址设置为 192.168.0.100,子网掩码为 子网掩码为255.255.255.0，端口号 子网掩码为 ， 地址为192.168.0.200,远端主机的 为2046，网关 地址为 ，网关IP地址为 远端主机的 IP地址为 地址为192.168.0.1,端口号为 端口号为2046。根据网络参数 地址为 端口号为 。 的设置，参考图4-2，配置测试环境如下：一台计算机模 的设置，参考图 ，配置测试环境如下： 拟串行设备，运行超级终端， 拟串行设备，运行超级终端，通过串行口和以太网串行口 数据转换模块通信；模拟的网络接口接入局域网； 数据转换模块通信；模拟的网络接口接入局域网；局域网 中另一台主机模拟远端主机， 地址设置为 中另一台主机模拟远端主机，IP地址设置为 192.168.0.1，运行 测试程序。 ，运行UDP测试程序。 测试程序
博客系统总体结构 博客系统总体结构
国内外研究状况
（1）直接在电子设备上实现 ）直接在电子设备上实现TCP/IP： ： 协议转换器接入Internet： （2）利用公用的 ）利用公用的TCP/IP协议转换器接入 协议转换器接入 ： （3）利用网关在网络中桥接代理协议栈和 ）利用网关在网络中桥接代理协议栈和TCP/IP协议 协议 栈： 解决方案： （4）局域网接入 ）局域网接入Internet解决方案： 解决方案
TCP/IP协议的分层结构 协议的分层结构
网络协议通常分不同层次进行开发， 网络协议通常分不同层次进行开发，每一层分别负责不同 的通信功能。一个协议组件，例如TCP/IP，是一组不同 的通信功能。一个协议组件，例如 ， 层次上的多个协议的组合。 层次上的多个协议的组合。 TCP/IP协议的分层结构 协议的分层结构
题目： 题目：单片机的以太网接入设计
导教师： 导教师：
Leabharlann Baidu
学 ：电 工 ： 东 学号：08412 学号：
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系统的背景及意义
摘要
摘 要 资随着互联网的日益普及， 资随着互联网的日益普及，TCP/IP协议族已经成为因特网上事 协议族已经成为因特网上事 实的通信标准。与此同时，无论是在家中、 实的通信标准。与此同时，无论是在家中、办公室或者其他地方 都能方便地连接到网络上。接入因特网的便捷性大大增加， ，都能方便地连接到网络上。接入因特网的便捷性大大增加，而 成本却越来越低，如果能实现“每一设备都接入因特网” 成本却越来越低，如果能实现“每一设备都接入因特网”，则可 方便、低廉地将信息传送到几乎任何一地，实现全球化信息。 方便、低廉地将信息传送到几乎任何一地，实现全球化信息。因 除了传统的便携、低功耗等性能， 此，除了传统的便携、低功耗等性能，网络接入能力正逐渐成为 嵌入式系统所关注的重点。 嵌入式系统所关注的重点。本设计介绍了一种基于单片机的以太 网接入设计，单片机接入以太网的最小系统构成， 网接入设计，单片机接入以太网的最小系统构成，以及以太网控 制器RTL8019AS的工作原理。主要提出了将精简 的工作原理。 制器 的工作原理 主要提出了将精简TCP/IP协议 协议 栈嵌入单片机系统中，通过RTL8019AS实现了 实现了UDP数据在以 栈嵌入单片机系统中，通过 实现了 数据在以 太网数据传输的方案。 太网数据传输的方案。
RTL8019AS的特点主要包括如下几个方面。 的特点主要包括如下几个方面。 的特点主要包括如下几个方面
1符合 符合EthernetⅡ与IEEE802.3标准。 标准。 符合 Ⅱ 标准 2全双工，收发可同时达到10Mb/s的速率。 全双工，收发可同时达到 的速率。 全双工 的速率 3支持即插即用（PnP），用于计算机网卡时可减少系统 支持即插即用（ ），用于计算机网卡时可减少系统 支持即插即用 ）， 配置的工作量。 配置的工作量。 4内置 内置16KB的SRAM，用于收发缓冲，降低 对主处理器 内置 的 ，用于收发缓冲， 的速度要求。 的速度要求。 5支持 支持8/16位数据总线，具有 个中断申请以及 个I/O 位数据总线， 个中断申请以及16个 支持 位数据总线 具有8个中断申请以及 基地址选择。 基地址选择。 6支持 支持UTP、AUI和BNC自动检测，还支持对 自动检测， 支持 、 和 自动检测 还支持对10BasT拓 拓 扑结构的自动极性纠正。 扑结构的自动极性纠正。 7允许 个诊断LED引脚可编程输出。 允许4个诊断 引脚可编程输出。 允许 个诊断 引脚可编程输出
RTL8019AS控制器的介绍 控制器的介绍
RTL8019AS是为了配合 系统的 是为了配合PC系统的 是为了配合 系统的ISA总线而设计的一 总线而设计的一 款兼容NE2000的网络接口的 的网络接口的10M全双工以太网控制器， 全双工以太网控制器， 款兼容 的网络接口的 全双工以太网控制器 性能优良，价格低廉， 性能优良，价格低廉，在10M网卡市场上曾有极高的占有 网卡市场上曾有极高的占有 虽然10M的以太网接入速率显得“很慢”，但是对于 的以太网接入速率显得“ 率。虽然 的以太网接入速率显得 很慢” 处理速度和运算能力都较弱的单片机而言， 处理速度和运算能力都较弱的单片机而言，以这样的速率 接入网络还是非常不错的。 接入网络还是非常不错的。
硬件电路设计
单片机系统扩展电路
以太网串行口数据转换模块的硬件电路图主要有两个部分 单片机系统扩展电路和以太网接口电路。 ：单片机系统扩展电路和以太网接口电路。单片机系统扩 展电路主要包括单片机及外部数据寄存器扩展电路、 展电路主要包括单片机及外部数据寄存器扩展电路、复位 电路及串行通信电路等； 电路及串行通信电路等；以太网接口电路则包括单片机和 RTL8019AS的总线接口、片选逻辑及网络通信接口等。 的总线接口、 的总线接口 片选逻辑及网络通信接口等。
单片机的基本结构
一个单片机以太网接入系统的最小系统构成包括单片机（ 一个单片机以太网接入系统的最小系统构成包括单片机（ MCU）、以太网控制器和驱动程序。其系统结构如图 ）、以太网控制器和驱动程序 ）、以太网控制器和驱动程序。其系统结构如图2-1 所示。下面从单片机基本机构、 所示。下面从单片机基本机构、以太网控制器的选择及工 作原理进行说明。 作原理进行说明。
RTL8019AS控制程序的设计
（1）RTL8019AS的复位操作 ） 的复位操作 通常在应用中， 的复位操作引脚是RST，连 通常在应用中，RTL8018AS的复位操作引脚是 的复位操作引脚是 ， 接到计算机ISA总线对应的 总线对应的RSTDRV。RST高电平有效， 高电平有效， 接到计算机 总线对应的 。 高电平有效 至少需要800ms的宽度。在复位的过程中 的宽度。 至少需要 的宽度 在复位的过程中RTL8019AS 将执行一些操作，例如将内部寄存器初始化等。为确保 将执行一些操作，例如将内部寄存器初始化等。 RTL8019AS完全复位和正常工作，CPU应等待足够的时 完全复位和正常工作， 完全复位和正常工作 应等待足够的时 间后再对RTL8019AS操作，在程序中延时等待的时间定 操作， 间后再对 操作 为20ms。 。 （2）RTL8019AS的寄存器初始化操作 ） 的寄存器初始化操作 RTL8019AS的寄存器占用其内部地址 的寄存器占用其内部地址0x00~0x1F共 的寄存器占用其内部地址 共 16字节的区域，寄存器共分 页，记为 字节的区域， 字节的区域 寄存器共分4页 记为PAGE0~PAGE3 每页都有16个寄存器地址 其中，所有页的地址0都为 个寄存器地址。 ，每页都有 个寄存器地址。其中，所有页的地址 都为 命令寄存器CR，CR为一个字节。 为一个字节。 命令寄存器 ， 为一个字节
MCS-51单片机的内部结构框图 单片机的内部结构框图
PSEN
EA
以太网控制器的选择及工作原理
以太网的物理介质有多种标准，主要以 为例， 以太网的物理介质有多种标准，主要以10Base-T为例， 为例 讨论单片机与IEEE802.3/802.2局域网的连接方式。到 局域网的连接方式。 讨论单片机与 局域网的连接方式 目前为止， 目前为止，几乎所有的计算机系统都是通过专用的以太网 控制器接入以太网的。对于单片机系统， 控制器接入以太网的。对于单片机系统，在选择以太网控 制器时，要考虑一下几个因素： 制器时，要考虑一下几个因素：
论文的结构和主要内容
第一部分 绪 论 第二部分 单片机接入以太网的最小系统 第三部分 硬件电路设计 第四部分 软件设计 第五部分 结论
系统需求分析
随着Internet技术的普及，信息共享的程度越来越高，人 技术的普及，信息共享的程度越来越高， 随着 技术的普及 类进入了所谓的后PC时代 时代， 类进入了所谓的后 时代，后PC时代的标志是嵌入式技 时代的标志是嵌入式技 ）。嵌入式系统 术（Embedded Technology）。嵌入式系统（ ）。嵌入式系统（ Embedded Technology）将是继 和Internet之后 ）将是继PC和 之后 的又一起世界高新技术发展大潮。 的又一起世界高新技术发展大潮。嵌入式技术的飞速发展 将为人们对各种客户终端设备的灵活、 ，将为人们对各种客户终端设备的灵活、高效和高性价比 的需要，提供良好的解决方案。单片机（ 的需要，提供良好的解决方案。单片机（Micro Controller Unit）之所以又称嵌入式微控制器，原因在 ）之所以又称嵌入式微控制器， 于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中， 于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中，而且在体 价位、 积、价位、可靠性等方面具有微型计算机无法比拟与抗衡 的优点。 的优点。