基于PIC单片机的网络嵌入式系统研究

发布时间：2020-06-02 01:55

【摘要】： IT技术的飞速发展把人们带进了后PC(Post-PC)时代,与Internet相结合的、便携的、实时嵌入式信息处理设备将饱受人们的青睐。嵌入式系统与Internet完美结合,可以方便、低廉地将信息传送到世界任何一个地方。 论文的主题是研究一种具有专用经济性、简洁高可靠性的网络嵌入式系统。该系统与Internet无缝连接可以实现远程监控,带有高性能的温湿度传感器能够采集数据并实时传送。结合NAT局域网洞穿技术以及客户端应用程序使该系统具有便捷实用的优点。论文按照自底向上的顺序来阐述本课题的研究过程。 首先论文描述了本嵌入式系统的硬件设计和驱动程序的开发。硬件设备的主处理器采用Microchip公司高性能的单片机PIC18F2455,外围扩展的设备有以太网控制器ENC28J60和温湿度传感器SHT75等,同时研究和实现相关的驱动程序,使它们构成了一个有机整体。 然后研究的重点是网络协议栈的开发与实现。为了高效地工作,结合处理器的特性,所有实现协议栈的语言都是单片机的汇编语言。研究的网络协议栈包括802.3以太网协议,ARP地址解析协议,IP网络层协议和UDP传输层协议。其中对ARP地址缓冲表创新地采用仿LRC算法来管理,而且对网络上不同的数据流采用了智能化过滤等处理。 再者本课题的研究难点是实现本嵌入式设备与局域网内主机进行通讯的NAT洞穿技术。通过具有固定IP地址和控制软件的服务器平台,本嵌入式设备能实现局域网洞穿技术。 最后设计了合理实用的应用层简单协议和PC机客户端软件,精心构建了合理的实验环境,进行了多种网络环境的实验,包括同网段内和跨网关通讯。实验证明本网络嵌入式系统工作稳定,性能优异。
【图文】：

硕士学位论文讯实验。真实的实验证明该系统的工作稳定，，高效实用。远程监控嵌入式系统的体系结构如图1一1所示:应用层一核‘。层蘸黝擎耀{巍剔翼黔{黔霎攀象黯骂一一一前后台系统，网络协 1NAT穿透驱动层硬件(Hardware)图1一1远程监控嵌入式系统的体系结构.3论文的组织与内容论文是以远程监控嵌入式系统的研究与实现为主题来阐述，为了更好地组织本文，做到讲解有序，重点突出，按本系统设计的体系结构采用了自底向上的描述顺序。论文的章节组织如下:第一章描述了嵌入式设备实现远程监控的意义，分析了几种接入Intemet的方法;重点讲解本课题所采用的技术优势，从硬件设计到软件实现都包含着创新和挑战。第二章首先描述了系统的硬件设计图，然后讲解用软件实现主处理器与外设通讯的驱动程序，包括SPI和类IZC的总线

对一个处理器的软件设计主要考虑的两点是:数据寻址和中断处理。熟练地掌握处理器的体系结构是设计高质量程序的前提， PIC18F2455的单片机是基于哈佛结构的存储系统，如图2一2所示，它的程序存储器和数据存储器是分开的，再加上它独特的中断处理系统就构成了本小节讨论的重点l川。程序存储器图2一2“哈佛”结构示意图数据存储器(l)程序存储器的合理利用 PIC18F2455具有24KB的闪存存储器，能够存储多达 12，288条指令。它的程序存储器容量比较大，在程序设计中可以考虑创建数据结构和查找表l’2]。查找表可以很方便地存储常量数据，实现它的方法有两种，计算GOTO和表读/写。计算GOTO是通过向程序计数器加一个偏移量来实现的。使用表读和表写，每个程序字可以存储2个字节的查找表数据。表指针寄存器 (TBLPTR)指定字节地址
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP368.11

【引证文献】

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本文编号：2692425