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嵌入式TCP/IP协议栈在DSP上的实现_图文

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第 6卷

第 2 0期

20 0 6年 1   0月













程 

Vo . 6 No 2 1   . 0  0c . 2o 6  t o

17 6 l一1 5 ( 0 6)0— 3 8— 3 81 2 0 2 3 4 0  

S e c   c noo y a   cin e Te h lg   nd Engne rng i ei  

⑥  2 0   S iT c . n n . 0 6 c eh E g g .  

通 信 技 术 

嵌入式T PI 协议栈在D P C/ P S 上的实现 
倪 秀胜 
( 成都 理 丁 大 学 “ 球 深 测 与 信 息 技 术 “ 育部 重点 实 验 室 , 都 6 0 5 ) 地 教 成 10 9 

摘  要  介 绍 了T 3 0 5 0 芯 片 与 R L 0 9 S f 网控 制 器 的 硬 件 接 口电 路 的 设 计 ,实 现 了一 个 运 行 在T 3 0 5 0 上 的  MS 2 C 4 2 T 8 1A  ̄ 联 MS 2 C 4 2 小 型嵌 人 式T PI 协 议 栈 。 C / 协 议 中 的I 协 议 、 R 协 议 、 D 协 议 、 M 协 议 进 行 分 析 , 成 了基 于T PI 协 议 的 嵌 入式  C/ P 对T PI P P A P U P I P C 完 C / P 网络 系 统 。  

关键词

D P 嵌入式 S 

T M P R L0 9 S C   T 8 1A  

中图法分类号

T 9 5 4 T 7 ; 文献 标识 码 N 1 .   M 8  0

A  

随着 嵌 入 式 系 统 应 用 范 围 的 不 断 扩 展 和 网络 

表 1 T / 互联 网协 议    CP I P
层  应 用层  主要 协 议 
Fr T L T、 MT S TP、 E E S P、 NMP、 I   HT ' P
TCP、 UDP  I ARP、 P、 RARP、GM P、CM P I I  

应 用 的 日益 普 及 ,使得 以单 片机和 D P 微处 理 器  S等 为核 心 的嵌 入式 系 统对 接 入 网络 的需 求 日益增 加 ,  
例 如 具 有 远 程 抄 表 功 能 的 电表 、 表 系统 、 动 电  水 移 话、 家用 电器 、 汽车等 。T PI协 议是 被 广泛 支持 的  C/ P


传输 层 
网 络层  物理 层 

种 网络 协议 , 已成 为因 特 网上 的事 实 标 准之 一 。  

互 联 网 MAC  

本 文 采 用T 公 司 的T 3 0 4 2 S 芯 片 和 R a e 公  I MS 2 5 0 D P ehk

司的R L 0 9 S T 8 1A 网卡 的硬 件接 口电 路 ,利 用D P S 控  制互 联 网 网卡控 制器进 行 数据 传输 ,嵌 入T PI 协  C/ P
议连 接 到互联 网。  

A P 议 、 MP 议 、 D 协议 或 者T P R协 I C 协 U P C 协议 。  

2 硬 件 设 计 
硬件 电路 接 口框 图如图 1 所示 :  
T 3 0   I I 码 及 l lR L 0 9 M¥ 2 C   译     T S 1 

1 TC , 协 议 分 析    P 
T P Ta s si   o t lPooo 的 缩 写 ,   C 是 rnmi o C nr   rt l sn o c I P

是Itre P o cl nen t rt o的缩 写 。它 们 是使 计 算机 能互 相    o

50 42微处 l ㈢I电平转 
理器  

A 以太  s

通信 的一组 协 议 中 的两个 重 要 协议 , 常 就用T P  通 C/
I 来 代表这 一组 协议 。 般认 为T PI为 四层协 议 , P 一 C/ P  
如表 1 所示 。  

I I换 电路 l I网 控 制     

图 1 嵌 人 式T PI 协 议 实 现 的 硬件 接 口   C/ P  

嵌 入式 系统 是 为 完 成 某 种 特 定 的功 能 而 实 际 

微 处 理器 采用 了T公 司的T 3 0 5 0数 字 信  I MS2 C 4 2
号 处 理器 。它 采用 了饿 改 进 的哈 佛结 构 , 作 速 率  工
达 到 了 10 MIS 有 很 大 的存 储 空 间 . 一 款 具 有  0  P . 是

的专 用 系统 . 资 源 是 有 限 的 . 入 式 系统 不 要 求  其 嵌
也不 可能实 现所 有 的T PI 协 议 ,需要 对其 进 行选  C/ P 择 。一般在 嵌入 式 系统 中实 现 的T Pl 的协 议都 是  Cf P 面向 数据 采 集 和 传输 的 .所 以 大部 分 都是 I 协 议 、 P  

极 高性 价 比 的通 信及 控制 领域 的芯 片 。   互 联 网 控 制 芯 片 采 用 了 R ae e h k公 司 的 
R L 0 9 S 其 支持 Eh re 2 E E 0 .标 准 , T 8 1A . tent 和I E 8 23   支  持 81 位 数据 总线 ; /6 内置1   字 的S A 全 双工 , 6K R M: 收 

2 o 年6 1   收 到  06 月 9F j

作 者 简 介 : 秀胜 , ,18 一 ) 成 都 理 丁 大 学 信 息 l 程 学 院 20   倪 男 (9 1 , I 04 级 研 究 生 . 究 方 向 : 号 与 信 息 处 理 。 E mal eoe e@yhO 研 信 — idcd r e aO. : n  
to m . n   C

发 同时达 到 1  b : 0Mp s 支持 B C、 U 、 T 介质 。 N A IU P 它实  现 了互 联 网媒 质 访 问层 ( C) 物 理 层 的 全 部 功  MA 和 能 。 T 8 1 A 通 过C R L09 S R寄存器 中P 0 S 位将 寄存  S 和P I

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2 期  0

倪 秀 胜 : 入 式T ,P 议 栈 在 D P 的 实 现  嵌 CPI 协 S上

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器 分 为4 。每 页包 含 l 个 寄存 器 ,0 页 6 0 H到 1 H为各  F 种 寄 存 器 的地 址 .0 t 7 1 H ̄ 1H为远 端 D ] MA端 口 .8   1H
到 l H为 复 位 端 口 ( 对 网 卡 I F 相 / O起 始 地 址 ) 。   T S 2C 42 M 3 O 5 O 对R L 0 9 S T 8 1 A 的控制 就是 对 寄存 器编 
程 。这 里 要 注 意 的是 T S 2 C 4 2 R L 0 9 S M 3 0 5 0 和 T 8 1 A 工 

号 、 验 和是 否 正确 。正确 则 将 其交 给相 应 端 口的  检 应 用 程 序 , 正确 则 丢弃 ; 从 应 用 程 序 接 收 到 的  不 对
输 出 包 , 置 响应 的源 端 1号 和 目的端 1号 . 交  设 2 1 2 1 再 给I层 发 送 。 P  

作 电压 不匹 配 , 它们 之 间需要 通过 电平 转换 。   译码 电路采 用A ea 司生 产 的低功 耗C L 器  h r公 PD 件 E M 1 8 由于 该C L 既 能工作 在1 L P 72 . PD T 电平 , r 也能  工 作在C S MO 电平 , 以它 能起 到 电平 转换 的功 能 。 所  

初 始化 以太 网控 制 

等 待 网  、  

3 软 件 设 计 
由于D P 资源有 限 .所 以 网络 协议 根 据嵌 入  S的
式 应用 进行 了裁减 。本设 计 中实 现 了A P I U P R 、 P、 D  
读入 以太 网帧 

等 部分 协议 ,既保证 了基于D P S 的嵌 入式 系 统 能接  入 互联 网 , 不 占用 过 多的系 统 资源 。 又  
D P 过 R L 0 9 S 网络 上 接 收 数 据 帧 后 , S通 T 8 1A 从  
是  协  理程 序 

由 网络 接 口控 制程 序 将之 读 入缓 冲区 . 查 协议 类  检
型 字段 ,以确 定使 用 哪种 协议 模 块来 处 理 此 分组 .  

若 格式错 误 . 则丢 弃此 分 组 . 协议 处 理流 程 如 图2 所 
示 。下面 分4 介绍 所完成 的嵌 入式T PI 协议 。 层 C/ P   物理 层 :由于 对R L O 9 S T 8 l A 的控制就 是 对它 的 

~ 附    
) 协t P  

MP 协 

寄 存器 编程 . 因此 该 部分 主要 完 成互 联 网控 制 器 的  复位 .寄 存器 初始化 .并设 置 R L 0 9 S T 8 1 A 的工作 方  式、 中断 响应 、 MA 道接 收缓 冲 区等 。 D 通   网络层 : 主要 实 现I协议 和A P P R 协议 。当D P S 解  手 到正确 的互联 网数据 包 以后 . 先 对其 判 断 。如  首 果是AR 请 求 . 发送 一 个A P 答 : P 则 R应 如果 是AR 应  P
答 .则把 对方 的I 地址 和互 联 网地址 放 到A P P R 缓存 
协 议解 析 完成 

理程 序 

理程 序 

图 2 嵌 入 式 T /P 议 处 理 流 程 图  CPI 协

应用层 : 对来 自互 联 网 的数 据 进 行 处 理 . 发  并 送数 据 到互联 网实现 双 向通 信 。  

中 ; 果是I 包 , 先判 断 其版本 号 、 如 P 首 数据 长度 、 目的  地址 . 检验 和是 否正确 . 根据I 首部 的协 议 类 型字  再 P

4 结 论 
本 文通 过D P S 与互 联 网控制 器 R L 0 9 S T 8 1A 的硬  件 接 口的设 计及 编 程 .使D P 现 了基 于 互联 网的  S实 T PI 通 信 .从 而使 基 于D P C, P S 的嵌 入 式 系统 可 以通  过 网络 互 联 ,并 可 以实 时地 与 计 算机 进 行 通信 , 进  行大 数据 量 的处理 和控 制 。  
参  考  文  献 
1 [ ]eeL si ,刘 谦 , 建 平 , 亚 军 , 译 . C / 透 彻 理 解 .   美 P t ohn   苏 王 等 T PI P  
北京 : 电子 工 业 出版 社 . 0 3 20  

段交 给响应 的上 层协议 处理 。网络 层 的另外 一个 功 
能是 对来 自传输层 的数据 打包 .加上 2 字节 的I 首  O P 部. 正确 设 置 源I 地 址 和 目的I 地 址 、 议 类 型 、 P P 协 计 
算检 验 和 , 交给 下面 的物理 层 发送 。这里 需 要 注 意  的是 ,在 P C机 中 的I 数 据 包 ,当 它 的 长度 超 过 了  P MT I , 许 对 其分 段 ; D P , 不 支 持 I数 据  Ut 允 - , j 在 S中 则 P

包 分段 。 C P 议 负责传 递差错 报 文 以及 其 它需 要  IM 协 注 意 的信 息 , 由I MP 部8 的类 型字段 和 8 的  且 C 首 位 位

代码 字段 决定 信息 的种 类 。  
传 输 层 : D 协 议 是 一种 面 向无 连 接 的 不 可靠  U P 的协议 。该 部 分实 现 对输 入 包 的处 理 , 断 其端 口 判  

2 戴 明 桢 . 建 江. MS 2 C 4   S 结 构 , 理 及 应 用. 京 : 京  周 T 30 5XD P 原 北 北
航 空 航 天大 学 出版 社 . 0 2 20  
3 Re le   e -C n l t r C  I D RTI 01 S 9 6   a t k S mi o d l o   0 c c T   9A .1 9   8

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科  学  技  术  与  工  程 

6 卷 

Ap i a i n  ft e Em b d d  plc to o  h   e de TCP/ P  o o o   y DS I Pr t c lb   P 

NIXi h n     us e g
f yLa oaoyo  o h is& I fr t nTehn lg  fteEd c t nM iityo  R.Chn       b rtr  fGe p sc Ke nomai   c oo yo h   u ai   nsr fP. o o ia

C e g u U ies y f e h oo . h n d   1 0 9   h n d   n vri     c n lg C e g u6 0 5 ) to T y

’  

[ s at Ab t c ] r

T e d s n f h rw r it fc b ten MS 2 C 4 2 n  R L 0 9 S s ec b d  h   ei  o  ad ae ne ae ew e T 3 0 5 0  a d T 8 1A  i sr e , g r  d i

i l me td a mi o   mb d e   P I   r tc l w ih w s r n i g o   h   P c i i i lme t d  B   mp e n e     n r e e d d TC /P p oo o  h c   a   u nn   n t e DS   h p s mp e n e .   y a ay i g t e I   r t c l AR   r t c l UDP p o o o , I n l zn  h   P p oo o , P poo o ,   r tc l CMP p oo o   t . t e e e d d T P I   n w r     r t c lec , h   mb d e   C /P e t o k
s s e wa   c i v d. y y m  s a h e e  

[ ywo d ] D P Ke  r s S 

e b d e ytm m e d dss   e

T PI  C/ P

R L 09 S T 8 1A  



 



 



 



 



 



 

( 上接 第 3 4 3 7页 )  

5 结 束 语 
本 设 计 结 构 简 单 , 用 范 围 广 , 服 了传 统 充  应 克 电器 体 积 重 量 大 , 用 电池 单 一 的 缺 点 , 且 可 以  适 并 根 据 需要 , 当改 变控 制 程序 , 适 实现 恒 流 、 冲及 多  脉
种 形式 的充 电电流 。  

参  考  文  献 
1 沙 占友 , 洪 涛 , 丙 东 , . 种 集 成 电源 最 新 应 用 技 术 . 京 : 马 睢 等 特 北   人 民 邮电 出版 社 ,0 2 20 

2 赵 负 图. 源集 成 电路 手 册 . 京 : 学 工 业 出版 社 .0 2 电 北 化 20  3 王鸿麟 , 建立 , 晓军. 能快速 充电器设计与制作. 京 : 钱 周 智 北 科 
学 出版 社 .9 8 19  

De i n  fa Ge e a  nt li e t Cha g ng De i e f r Ni sg o     n r lI e l n   g r i   v c  o   -Cd Bate y   tr  

G N  ih n , E G J e g WA G Z ui , U G a g n e N  h l Y   u n j   n u
( si  nier gD pr e t rn n eE gne n  o ee S iah ag0 0 0 ) Mi l E gnei   eat n,Od ac n er gC l g , hjz un  5 0 0  se n m i i l i

[ b ta t A ss m o  gn rl ne ie t h rigd vc  r iC  a eyi it d c d T  eu ev lm   A s c ]  yt  f  e ea it l n  agn  ei f   - dbt r s nr u e . ord c o e r   e a   lg c eo N t    o u
a d we g to  he c r e ,t i  y t m  d p s mo o i c s th p we n t a   fidu t a  e e c  r n fr r  n   i h   ft   ha g r h ss se a o t  n lt   wic   o ri se d o  n sr lf qu n y ta so me , hi i r

a d w t h   o t lo  n l hcc mp tr i c n c ag ( .- 5 v NiCd b t r n v r u  p e . T e n   i tec nr   fmo oi i o ue , t a   h e 36 2 )   -   aty i a o ss e d h o t   r e i h 
c r u ts u t r   ft e s s m s smp e,c n r l n   t o   sn mb e n  ti c n e i n     s . ti f  o b   i i t c u e o    y t i  i l c  r h e o t l g meh d i i l ,a d i s o v n e tt u e I si t  e o i       o  t
us d u de   o c n r t d b te   s d a d v Fo   d l  ic e   n rc n e ta e   a tr u e   n   a iusmo e s cr umsa e  y tnc .

[ e   r s  N - db t r  K ywod ] iC  at e y

g nr  h rigd v e e ea c agn e i   l c

m n lhcpw r o oi i o e  t