单片机上简单TCP/IP协议的实现

ByElmer1

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。


# U9 c, X. u, |9 v关键词: TCP/IP 协议,单片机,嵌入式系统,以太网

$ y# C) K+ L' q1 f* L  d8 [8 W, l1引言
0 i; d6 O. E2 ?! z随着Internet 和嵌人式系统的发展，以太网
3 a( L' f. Z. Y) ?(Ethernet)得到迅猛的发展,正逐步进人仪器仪表、
6 V# k/ n1 ]. J工控以及智能家电领域。TCP/IP作为以太网互连的
/ f1 x6 l( G6 }2 b# U, Y5 e最广泛的协议,其开放性和兼容性推动了以太网的
9 f+ G  i5 c3 I: b& C$ m9 j应用。但TCP/IP协议是一个庞大的协议族,对系统
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。
8 h/ ^( I  A. r" _" g# M+ j本文在研究TCP/IP协议规范及参考uclinux、
lwip 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
0 ]: l/ H" U0 g) U, Q& [系统，软件完全独立,并具有占用资源少、易于集
% A; g3 I. B# F$ ^0 o成、可裁减等优点。底层实现UDP、TCP数据传送，
  S5 Z4 X: j2 v) w5 H应用层实现HTTP Server。
2 TCP/IP 协议
TCP/IP协议是一个包含了不同层次的多个协
7 {) a3 M1 P2 ~议的协议族。尽管通常称该协议族为TCP/TP,但
- F* v5 S# Q9 e. P1 RTCP和IP只是其中的两种协议而已。通常认为是一
个四层协议系统,结构如图1所示。图中所列的只
' R6 ?" N0 R0 T5 r2 }是最基本的协议,TCP/IP族还含有许多其他的协
0 z5 z- @0 y5 A  F1 \2 p' S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。
(1)地址解析协议(ARP)和逆地址解析协议(RARP)
IP地址只在TCP/IP下才有意义，硬件是通过
, A$ p1 Z8 j# h2 @3 o: E- g物理地址来标识节点的。ARP为IP地址到对应的
1 [7 F2 b/ H6 ^6 a/ g硬件地址之间提供动态映射，是TCP/IP的基础。
RARP用于动态IP地址请求,主要用于无盘工作站
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。
3 `1 \2 o9 \  s(2)控制报文协议(ICMP)
ICMP经常被认为是IP层的-一个组成部分,它
被包含在IP数据报内部传输,主要传递差错报文以
及其它一些信息。虽然ICMP可以提供很好的网路
# z, l2 j7 D" h2 `状态报告,由于嵌人式应用系统简单,一般不提供
2 r: z: }, m. A$ ]  }" Q3 q+ v这方面的应用。唯一需要应用该协议的地方是对
PING的响应。PINC是一种常用的检查目标IP节点
* C, m7 y4 r' C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。
(3) Intermet组管理协议(ICMP)
IGMP用来把一个UDP数据报组播到多个主
! F9 [2 E; n2 y+ W2 I5 c机。这里考虑到上层协议--般不实现组播以及网络
) U6 u! b2 D( A  H0 D% n0 Q! T
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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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