基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
发布时间：2021-05-11 14:57
简要介绍了嵌入式系统与以太网技术的定义以及嵌入式系统与以太网的结合在国内外的发展概况,并说明了研究嵌入式以太网技术、开发相应嵌入式系统的意义。针对目前的发展现状,研究总结出实现嵌入式以太网的三种解决方案:32位微处理器运行嵌入式操作系统、采用专用网络协议处理芯片、单片机嵌入TCP/IP协议栈。分析比较了三种方案的各自特点、实现的难易程度以及最终产品的生产成本等,从而选定单片机嵌入TCP/IP协议栈作为本系统的设计方案。在此基础上提出整个设计方案的总体思想,并对硬件系统和软件系统进行了具体的设计:1.给出了硬件系统的设计原理框图,着重讨论了硬件系统的嵌入式微控制器89C52各个组成部分的具体结构特点和网卡控制芯片RTL8019AS的内部结构以及寄存器。2.作为设计的难点,首先重点论述了系统的核心——以太网的TCP/IP通信协议,其次对分层的必要性和数据进入协议栈的封装及分用进行了介绍。然后结合本嵌入式系统的具体应用——多媒体中央控制系统的具体特点,提出了精简的TCP/IP协议栈。再针对TCP/IP协议栈各个层次所用到的协议:ARP, IP, ICMP, UDP进行深入细致的分析,并分别给...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 以太网
1.2 嵌入式系统
1.3 嵌入式系统与以太网的结合
1.3.1 32 位微处理器运行嵌入式操作系统
1.3.2 专用网络协议处理芯片
1.3.3 单片机嵌入TCP/IP 协议栈
1.4 课题来源及意义
1.5 论文的研究内容与结构
第二章 系统硬件实现
2.1 硬件接口电路
2.2 嵌入式微控制器89C52
2.3 RTL8019AS 以太网控制器
2.3.1 主要性能
2.3.2 内部结构
2.3.3 内部RAM 地址空间分配
2.3.4 寄存器介绍
第三章 TCP/IP 协议
3.1 网络体系结构
3.1.1 OSI 参考模型
3.1.2 TCP/IP 参考模型
3.2 划分层次的必要性
3.3 封装
3.4 分用
3.5 CSMA/CD 协议
第四章 精简TCP/IP 协议栈的实现
4.1 精简TCP/IP 协议栈方案确定
4.2 协议栈工作流程图
4.3 数据链路层
4.3.1 RTL8019AS 的初始化
4.3.2 以太网帧格式
4.3.3 RTL8019AS 的帧接收
4.3.4 RTL8019AS 的帧发送
4.4 网络层
4.4.1 地址解析协议ARP
4.4.1.1 ARP 报文格式
4.4.1.2 发送ARP 请求
4.4.1.3 ARP 应答
4.4.2 网际协议 IP
4.4.2.1 IP 报文格式
4.4.2.2 发送 IP 数据包
4.4.2.3 处理接收的 IP 数据包
4.4.3 Internet 控制报文协议ICMP
4.4.3.1 ICMP 报文格式，PING 应答，PING 回显报文格式
4.4.3.2 PING 应答
4.5 传输层
4.5.1 用户数据报协议 UDP
4.5.1.1 UDP 报文格式
4.5.1.2 处理接收到的 UDP 数据包
第五章 系统测试结果及应用
5.1 远程监控计算机部分的设计
5.2 测试结果
5.3 应用
5.3.1 多媒体中央控制系统
5.3.2 多媒体中央控制系统通过以太网的通信
第六章 结论
参考文献
致谢
研究生期间发表的论文
中文详细摘要
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于嵌入式Web Sever的控制器开发与应用[J]. 许洪华,刘科. 工业控制计算机. 2004(04)
[2]基于以太网的嵌入式系统研究[J]. 闫磊,李玉强,贾昱,张建波. 沈阳工业大学学报. 2004(02)
[3]嵌入式工业以太网接口开发与应用[J]. 张飞舟,邓旭明,王豪. 计算机工程. 2003(16)
[4]基于SX52微控制器的嵌入式系统以太网接口设计与实现[J]. 黄天戍,王海燕,任清珍,袁学文. 测控技术. 2003(06)
[5]以太网控制器RTL8019AS的工作原理及应用[J]. 袁学文,庞辉,肖文华. 电子质量. 2003(05)
[6]一种嵌入式以太网接口的设计与实现[J]. 胡宾鑫,方方. 汕头大学学报(自然科学版). 2003(02)
[7]用51单片机控制RTL8019AS实现以太网通讯[J]. 曹宇,魏丰,胡士毅. 电子技术应用. 2003(01)
[8]网络处理器IP2022及其在嵌入式牌照识别系统中的应用[J]. 宋振宇,宋焕生,魏鹏辉. 电子技术应用. 2003(01)
[9]一种以太网与8位单片机的连接方法[J]. 何锐波,赵英俊. 单片机与嵌入式系统应用. 2002(07)
[10]嵌入式系统 前景无限——访美国WindRiver公司中国区首席代表韩青先生[J]. 张伟,徐烁. 半导体技术. 2002(02)
本文编号：3181607
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 以太网
1.2 嵌入式系统
1.3 嵌入式系统与以太网的结合
1.3.1 32 位微处理器运行嵌入式操作系统
1.3.2 专用网络协议处理芯片
1.3.3 单片机嵌入TCP/IP 协议栈
1.4 课题来源及意义
1.5 论文的研究内容与结构
第二章 系统硬件实现
2.1 硬件接口电路
2.2 嵌入式微控制器89C52
2.3 RTL8019AS 以太网控制器
2.3.1 主要性能
2.3.2 内部结构
2.3.3 内部RAM 地址空间分配
2.3.4 寄存器介绍
第三章 TCP/IP 协议
3.1 网络体系结构
3.1.1 OSI 参考模型
3.1.2 TCP/IP 参考模型
3.2 划分层次的必要性
3.3 封装
3.4 分用
3.5 CSMA/CD 协议
第四章 精简TCP/IP 协议栈的实现
4.1 精简TCP/IP 协议栈方案确定
4.2 协议栈工作流程图
4.3 数据链路层
4.3.1 RTL8019AS 的初始化
4.3.2 以太网帧格式
4.3.3 RTL8019AS 的帧接收
4.3.4 RTL8019AS 的帧发送
4.4 网络层
4.4.1 地址解析协议ARP
4.4.1.1 ARP 报文格式
4.4.1.2 发送ARP 请求
4.4.1.3 ARP 应答
4.4.2 网际协议 IP
4.4.2.1 IP 报文格式
4.4.2.2 发送 IP 数据包
4.4.2.3 处理接收的 IP 数据包
4.4.3 Internet 控制报文协议ICMP
4.4.3.1 ICMP 报文格式，PING 应答，PING 回显报文格式
4.4.3.2 PING 应答
4.5 传输层
4.5.1 用户数据报协议 UDP
4.5.1.1 UDP 报文格式
4.5.1.2 处理接收到的 UDP 数据包
第五章 系统测试结果及应用
5.1 远程监控计算机部分的设计
5.2 测试结果
5.3 应用
5.3.1 多媒体中央控制系统
5.3.2 多媒体中央控制系统通过以太网的通信
第六章 结论
参考文献
致谢
研究生期间发表的论文
中文详细摘要
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于嵌入式Web Sever的控制器开发与应用[J]. 许洪华,刘科. 工业控制计算机. 2004(04)
[2]基于以太网的嵌入式系统研究[J]. 闫磊,李玉强,贾昱,张建波. 沈阳工业大学学报. 2004(02)
[3]嵌入式工业以太网接口开发与应用[J]. 张飞舟,邓旭明,王豪. 计算机工程. 2003(16)
[4]基于SX52微控制器的嵌入式系统以太网接口设计与实现[J]. 黄天戍,王海燕,任清珍,袁学文. 测控技术. 2003(06)
[5]以太网控制器RTL8019AS的工作原理及应用[J]. 袁学文,庞辉,肖文华. 电子质量. 2003(05)
[6]一种嵌入式以太网接口的设计与实现[J]. 胡宾鑫,方方. 汕头大学学报(自然科学版). 2003(02)
[7]用51单片机控制RTL8019AS实现以太网通讯[J]. 曹宇,魏丰,胡士毅. 电子技术应用. 2003(01)
[8]网络处理器IP2022及其在嵌入式牌照识别系统中的应用[J]. 宋振宇,宋焕生,魏鹏辉. 电子技术应用. 2003(01)
[9]一种以太网与8位单片机的连接方法[J]. 何锐波,赵英俊. 单片机与嵌入式系统应用. 2002(07)
[10]嵌入式系统 前景无限——访美国WindRiver公司中国区首席代表韩青先生[J]. 张伟,徐烁. 半导体技术. 2002(02)
本文编号：3181607
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