一種嵌入式Internet接口系統
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單片機89C52P0口的P0～P4腳通過(guò)373八位鎖存器作為地址線(xiàn)連接RTL8019AS的低5位地址線(xiàn)，RD、WR分別連接讀寫(xiě)時(shí)序控制腳IORB、 IOWB；P0口作為數據線(xiàn)連接RTL8019AS的低8位數據線(xiàn)。圖2中AT24C512為64KBE2PROM，主要用來(lái)保存嵌入式透明SX-52網(wǎng)關(guān)的配置信息，如網(wǎng)關(guān)IP地址、MAC地址等。這樣，可以靈活方便地修改網(wǎng)關(guān)參數，適應不同環(huán)境，同時(shí)也考慮到以后的擴展。
RTL8019AS除與89C52連接外，還將其網(wǎng)絡(luò )收發(fā)器的４根引腳TPOUT+、TPOUT-、TPIN+、TPIN-通過(guò)外接的隔離濾波器T1`與以太網(wǎng)相連。采用隔離濾波器T1是為了提高網(wǎng)絡(luò )通信的抗干擾能力。
以太網(wǎng)通信控制器RTL8019AS可以接收三種地址的數據: 一個(gè)是廣播地址,一個(gè)是多播地址(我們用不上)；一個(gè)是它自已的地址。
2 軟件設計
Internet網(wǎng)上的協(xié)議格式有多種，對單片機來(lái)說(shuō)不可能支持太多的協(xié)議格式。根據以太網(wǎng)的封裝格式的物理傳輸幀整個(gè)系統的軟件設計可以分為三部分：CAN總線(xiàn)設備接口通信程序、透明網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉換程序和以太網(wǎng)層應用程序設計。
2．1 CAN控制器協(xié)議模塊
CAN控制器協(xié)議轉換模塊程序主要由寄存器讀程序CANRead()、寫(xiě)程序CANWrite()、初始化程序CANInit()、發(fā)送程序txdsub()、接收程序rxdsub()程序組成。因為89C52芯片只有I/O端口，因此要編寫(xiě)單獨的寄存器讀、寫(xiě)子程序。
選用CAN2.0A協(xié)議構建CAN總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )，初始化主要完成控制寄存器CR、驗收代碼寄存器ACR、驗收屏蔽寄存器AMR、總線(xiàn)定時(shí)寄存器BTR0,1 和輸出控制寄存器OCR的設置。初始化完成后，由總調度模塊監控控制器。當CAN總線(xiàn)上有數據到達時(shí)，它調用接收子程序rxdsub()，把這一幀數據包存入數據緩沖區Ｂ中，然后釋放接收緩沖器。同樣，當有按CAN2.0A協(xié)議格式組合成的一幀數據報文在數據緩沖區Ａ中要發(fā)送到CAN總線(xiàn)上去時(shí)，總調度模塊將調CAN發(fā)送子程序txdsub()發(fā)送。
2．2 以太網(wǎng)控制器協(xié)議轉換模塊
以太網(wǎng)控制器協(xié)議轉換模塊主要負責從UDP數據包中解析出完整CAN協(xié)議報文，存入數據緩沖區Ａ。同時(shí)，可能將數據緩沖區Ｂ中的完整CAN協(xié)議報文封裝成UDP數據報，然后將其發(fā)送到以太網(wǎng)上。
在通信傳輸層采用UDP協(xié)議是考慮到CAN協(xié)議數據報為短幀形式（每個(gè)數據幀最多為８字節）。如果采用TCP傳輸協(xié)議，要傳輸８字節CAN協(xié)議數據，要先通過(guò)３次握手建立連接，再傳輸數據，之后還要通過(guò)握手釋放連接。這樣傳輸效率對有限的網(wǎng)絡(luò )資源來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一種浪費。而UDP是無(wú)連接的傳輸，可以提高網(wǎng)絡(luò )傳輸效率，同時(shí)，也減輕網(wǎng)關(guān)的處理任務(wù)。當然，UDP傳輸協(xié)議是不可靠的，對于控制網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)，是不允許的。為了提高通信的可靠性，采用了回傳校驗機制。通過(guò)實(shí)驗測試表明這種方式是行之有效的。
以太網(wǎng)控制器協(xié)議轉換模塊主要由以太網(wǎng)卡驅動(dòng)、ARP、UDP協(xié)議的若干個(gè)API函數組成，主要有 NICInit()、NICDMAInit()、NICInitTXFrame()、NICSendTXFrame()、NICReadAgain()、 ARPCheckifis()、ARPSendresponse()、ARPSendStPacket()、ICMPProcPkin()、 UDPAppInit()、IPGenCheckSum()、UDPAppProcPktin()、UDPStartPktout()和 UDPEndPktout()等。所使用的變量有：remoteIP[3:0]、myIP[3:0] 、UDPRxSrcPortMSB、DPRxSxcPortLSB、UDPRxDataLenMSB、UDPRｘDataLenLSB、 UDPTxSrcPortMSB、UDPTXSrcPortLSB、UDPTxDestPortMSB、UDPTxDestPortLSB、 UDPTxDataLenMSB、UDPTxDataLenLSB等。
系統首次執行或復位時(shí)，以太網(wǎng)控制器協(xié)議轉換模塊將首先調用NICInit ()和UDPAPPInit()等進(jìn)行NIC、ARP、IP、UDP和應用程序的初始化。初始化完成后，即進(jìn)入主循環(huán)。在主循環(huán)中，89C52將反復檢測 RTL8019AS是否接收以太網(wǎng)幀。當有數據被接收時(shí)，89C52調用NICDMAInit()和NICReadAgain()讀入以太網(wǎng)幀首部再調用 ARPCheckIFIs()判斷接收幀是否為ARP數據。若是ARP，則轉入ARPSendResponse()和ARPSendstPacket() 子程序進(jìn)行ARP處理并發(fā)送響應ARP數據報；若不是ARP，則判斷是否為IP數據報。若非ＩＰ數據報則清除該以太網(wǎng)幀；當所接收幀包含IP數據報時(shí)，則需進(jìn)一步判斷是ICMP數據報還是UPD數據報文。若是ICMP數據報則執行ICMPProcPktIn()子程序處理ICMP數據報并重發(fā)IP數據報；若數據為UDP數據報文，則調用UDPProcPktIn()子程序。該程序將讀入UDP數據報文首部的數據并進(jìn)行相應處理，還原出完整的CAN協(xié)議數據報文存入數據緩沖區Ｂ中，再通知總調度程序，由總調度程序調用CAN總線(xiàn)控制子程序將CAN協(xié)議數據報文發(fā)往CAN總線(xiàn)。
反過(guò)來(lái)，當總調度程序通知以太網(wǎng)控制器協(xié)議轉換模塊將數據緩沖區Ｂ中準備好的CAN協(xié)議數據發(fā)送到以太網(wǎng)上時(shí)，它將調用NICInitTxFrame()、 udpstartPktOut)、IPGenCheckSum()、IPStartPktout()、NICSendTxFrame()、 UDPEndPktOut()等子函數進(jìn)行發(fā)送處理，從而實(shí)現CAN總線(xiàn)到以太網(wǎng)的數據傳輸。 linux操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）
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