单片机上简单TCP/IP协议的实现

ByElmer1

6 W% ^/ }1 t8 w3 d( m摘要:随着互联网的发展,TCPIP协议逐步应用于智能设备。文章通过研兖TCP/IP协议规范,详细介绍了在通用的.
51系列单片机上实现基本的TCP/IP协议的方法。该设计具有速度快、占用系统资源少、接口方便的特点。
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4 @. O: s2 z! ~6 ~# S关键词: TCP/IP 协议,单片机,嵌入式系统,以太网
9 Z, v: h- r# p4 d- ?. `: A/ ^
6 M5 b% ?3 A6 p  C9 f1引言
随着Internet 和嵌人式系统的发展，以太网
% z" K' b/ V% M; U  w8 z(Ethernet)得到迅猛的发展,正逐步进人仪器仪表、
工控以及智能家电领域。TCP/IP作为以太网互连的
3 H/ ]6 ]) i* K最广泛的协议,其开放性和兼容性推动了以太网的
应用。但TCP/IP协议是一个庞大的协议族,对系统
$ _4 l% S6 {9 j7 D资源消耗比较大，如何在单片机系统上实现TCP/IP
成为以太网应用于单片机系统的难点。
- j; M) d7 ~1 T4 u* B, e: d# F本文在研究TCP/IP协议规范及参考uclinux、
& R, C6 \1 Z+ X0 hlwip uip等TCP/IP协议实现的基础上,设计了针对
8位单片机的TCP/IP协议栈。该设计不依赖于操作
, y' w  |. l( h系统，软件完全独立,并具有占用资源少、易于集
成、可裁减等优点。底层实现UDP、TCP数据传送，
应用层实现HTTP Server。
2 TCP/IP 协议
( `+ W  `# c2 H! H2 J9 ?TCP/IP协议是一个包含了不同层次的多个协
议的协议族。尽管通常称该协议族为TCP/TP,但
TCP和IP只是其中的两种协议而已。通常认为是一
9 ~+ O& e( a' u个四层协议系统,结构如图1所示。图中所列的只
7 g( A7 r2 R5 D1 h" \& Z3 m" m9 Y是最基本的协议,TCP/IP族还含有许多其他的协
议.具体选择哪--些要看具体应用。下面简要介绍
各协议的功能。
+ z' o+ z2 Z' Q! k2 Z9 i(1)地址解析协议(ARP)和逆地址解析协议(RARP)
* I7 r, W8 J; tIP地址只在TCP/IP下才有意义，硬件是通过
物理地址来标识节点的。ARP为IP地址到对应的
; _+ G& v$ D3 D- I) p/ A. e9 w硬件地址之间提供动态映射，是TCP/IP的基础。
( _1 l8 n& I  d9 k8 ^- xRARP用于动态IP地址请求,主要用于无盘工作站
' F) c. J) s2 C! V/ J) \及动态地址分配等的应用。由于嵌入式TCP/IP应用
一般都采用固定IP地址,所以这里不实现RARP。
/ b- P# Z, ^3 I  ]( g+ e; U. _/ Z(2)控制报文协议(ICMP)
' ^  q: Z/ i  J6 Z2 v' s& f4 DICMP经常被认为是IP层的-一个组成部分,它
, ?! E! d) G' |2 `9 ]  f被包含在IP数据报内部传输,主要传递差错报文以
0 e% i% u) Z8 A4 s' J! x% K及其它一些信息。虽然ICMP可以提供很好的网路
状态报告,由于嵌人式应用系统简单,一般不提供
6 E0 q! k2 `: l$ c这方面的应用。唯一需要应用该协议的地方是对
3 h+ |; E  U1 `. RPING的响应。PINC是一种常用的检查目标IP节点
是否连通以及连通质量的简单命令。通过对echo类
型的ICMP包的正确响应,可以表明系统连接正常。
4 Y$ `3 v/ P8 `7 o! ?. |(3) Intermet组管理协议(ICMP)
: g0 u0 e2 i: ~# v( j! C7 tIGMP用来把一个UDP数据报组播到多个主
; H' X/ @2 B8 }0 r- W+ H5 R机。这里考虑到上层协议--般不实现组播以及网络
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如何在单片机系统上实现TCP/IP成为以太网应用于单片机系统的难点

向着悠远的天穹

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