基于TCP/IP的浮標網(wǎng)絡(luò )通信系統設計

3.2 網(wǎng)絡(luò )傳輸控制

通過(guò)Wiznet公司為W3100A專(zhuān)門(mén)提供的Socket API函數，可使網(wǎng)絡(luò )通訊的軟件設計更加方便。首先初始化W3100A的網(wǎng)絡(luò )設置，即在相應的寄存器中設置默認網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼、本機物理地址和IP地址，然后建立Socket連接以實(shí)現通訊。整個(gè)過(guò)程與Windows Socket編程十分類(lèi)似。

建立TCP連接的流程如圖 9所示。首先完成芯片的TCP/IP初始化，設置相應通道如0通道的協(xié)議選擇寄存器C0_SPOR為0X01；選擇TCP協(xié)議，執行通道0命令寄存器C0_CR中的sock_init命令位， 同時(shí)將C0_TW_PR、C0_TR_PR及C0_TA_PR置成同一值；然后執行C0_CR的connect和listen命令位，此時(shí)TCP連接就建立起來(lái)。

W3100A內部的16KB的雙口RAM作為數據發(fā)送和接收緩沖。其中0x4000～0x5FFF的地址空間是發(fā)送數據緩沖區，0x6000～0x7FFF的地址空間是接收數據緩沖區。MCU程序將要發(fā)送的數據寫(xiě)入發(fā)送緩沖區，并從接收緩沖區讀出收到的數據。當成批的數據發(fā)送時(shí)，一定要先查詢(xún)1次發(fā)送數據指針，從而計算出可以利用的發(fā)送緩沖區的大小。圖 10示意了TCP數據發(fā)送的程序流程。數據接收的過(guò)程與發(fā)送過(guò)程類(lèi)似，在此不再贅述。

4、測試及分析

功能測試的關(guān)鍵在于對系統的可用性及穩定性進(jìn)行實(shí)驗。為此，建立了一個(gè)簡(jiǎn)化通訊網(wǎng)絡(luò )，采用PC機作為通訊網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)終端，浮標作為另一終端。通過(guò)測試兩者間的通訊情況來(lái)實(shí)驗本系統功能。

　　首先，測試網(wǎng)絡(luò )連接情況。作為必要的IP實(shí)驗，由PC機將PING命令發(fā)送給浮標，PC機顯示結果如圖 11所示。

在局域網(wǎng)暢通的情況下，理論上0字節的PING請求平均響應時(shí)間為1ms，實(shí)驗結果驗證了網(wǎng)絡(luò )連接的正常。

通過(guò)大量轉發(fā)數據的方法測試系統穩定性。由PC機發(fā)送數據至浮標，浮標將數據直接轉發(fā)回PC機，PC機比較發(fā)出數據與接收數據，以判斷誤碼情況。室溫條件下，通訊距離100米，進(jìn)行三組各持續10小時(shí)的收發(fā)實(shí)驗，無(wú)丟包現象，誤碼率10-9，符合設計要求。要指出的是，由于海況及通訊距離的不同，系統的傳輸誤碼率將有所不同，但在多數情況下該系統作為指令收發(fā)的通道是完全可靠的。

5、結論

TCP/IP協(xié)議在浮標系統中的應用極大的增強了浮標網(wǎng)絡(luò )的穩定性及可擴展性。本設計采用MSP430微控制器及網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧W3100A很好地實(shí)現了浮標系統的低功耗網(wǎng)絡(luò )通訊系統，為水聲信道匹配基礎研究提供了理想的網(wǎng)絡(luò )通訊保障。同時(shí)本設計也可以嵌入到其它設備中，如野外測量?jì)x器、車(chē)載系統等，為更多的嵌入式系統提供網(wǎng)絡(luò )化服務(wù)，具有非常廣闊的應有前景。