82基于RTL8019AS网卡芯片的嵌入式TCPIP协议栈研究

华中师范大学硕士学位论文基于RTL8019AS网卡芯片的嵌入式TCP/IP协议栈研究姓名：徐鸣生申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：吴彦文20070606基于RTL8019AS网卡芯片的嵌入式TCP/IP协议栈研究作者：徐鸣生学位授予单位：华中师范大学相似文献(10条)1.期刊论文陈祖爵.黄学雷.陈潇君.鞠时光.CHENZu-jue.HUANGXue-lei.CHENXiao-jun.JUShi-guang嵌入式无线局域网适配器的设计与实现-计算机工程2007,33(15)无线网卡具有数据无线收发的功能和微弱的数据处理能力.该文将微处理器、无线网卡芯片、射频器件等融合进嵌入式无线局域网适配器,通过相应的软硬件开发,使其具有更强的数据处理能力,无须安装无线网卡的驱动程序,且即插即用.该适配器不但可用于PC机和笔记本电脑,而且可用于嵌入式系统的无线互联.2.学位论文陈永革基于嵌入式系统的远程升级技术2006随着因特网的应用日益普及，嵌入式系统产品正向网络化方向发展；以太网连接的局域网已开始普及应用，如何利用以太网的高速带宽和优越性能实现网络互联，只有在统一的传输规则或通信协议的基础上开发产品的网络功能，通过远程升级技术实现嵌入式系统的自动升级改造，成为当今电子科技发展的必然趋势。本研究课题设计开发了一种嵌入式单片机系统电路板，能实现与互联网络的通信和控制，以实现对非PC计算机智能设备的远程升级改造，提高了产品的性能，方便了用户升级自身产品的操作，提高了产品的科技含量。本课题利用传输控制协议、网络报文协议、地址解析协议及简单的应用层协议，用硬件来建立以太网的MAC层和物理层接口。实现了单片机与网络互连，既扩展了数据传输的功能，又保证了数据传输的正确性，同时也拓宽了数据传输的有效范围。本课题设计的升级客户端应用系统采用直接在嵌入式单片机系统内部嵌入TCPKP通信协议的方案，通过设计最底层的驱动程序来实现复杂的TCP~P协议栈中有关软、硬件升级的应用程序功能模块，达到远程升级的目的。本课题开发的远程升级系统通过对兼容型51系列单片机SST89E564RD和以太网控制器芯片RTL8019AS的相关寄存器单元的正确设置，利用以下4个部分的控制程序，来实现数据包的接收／发送过程；RTL8019AS初始化部分、数据包接收部分、数据包发送部分和数据处理流程部分。本课题研究成功地实现了单片机嵌入式系统接入互联网，阐明了硬件系统和应用软件的网络通信与远程升级方法，保证了数据可靠传输，节约了用户成本，为提高产品性能提供了相关的技术参考，从而为今后开发相对完善的产品，以求达到最高的性能价格比积累了经验，为将来进一步进行以太网的开发工作打下基础。3.学位论文陈昊基于ARM7微处理器工业应用嵌入式网络协议研究及实现2006现阶段，嵌入式应用的涉及领域不断扩大，其普及度与日俱增，其中，嵌入式网络应用发展尤为迅速，特别是在工业应用场合，以工业以太网为代表的嵌入式网络应用进入并开始逐步取代历史已久的传统的工业现场总线。嵌入式网络通信与传统的工业现场总线相比，有着诸多优势：传统工业现场总线一般基于串行链路传输，与以太网10/100Mb的传输速率有较大差距；工业以太网基于标准TCP/IP协议，比种类繁多的各种工业现场总线协议有更好的统一性；现如今，互联网高速普及，设备的Internet可接入性实际上已成为一种潜规则，不例外的，在嵌入式设备特别是工业应用的设备上增添以太网接入功能亦是大势所趋。嵌入式工业应用TCP/IP协议栈采用分层体系结构，严格按照RFC国际标准，用ANSIC实现，没有任何私有协议，也没有做任何假设，从而确保协议的完整性和一致性。嵌入式工业应用TCP/IP协议栈在设计上充分考虑了移植性，整个协议栈架构在系统抽象层之上，通过系统抽象层屏蔽掉硬件体系结构、底层嵌入式操作系统以及编译器等的差异。在嵌入式系统中，存储器是非常宝贵的资源，以32位嵌入式ARM7微处理器为例，综合考虑其可寻址空间、嵌入式内存芯片的价格以及嵌入式系统功能专一整机价格不高的特点和要求，其典型系统构成中通常只配置几兆字节的RAM，或者更少字节的RAM，在性能上与传统的桌面PC甚至服务器无法相比拟。为了最大限度地提高存储管理的灵活性和高效性，嵌入式工业应用TCP/IP协议栈采用自己独特的存储管理机制，并在具体代码实现上做最大程度优化，减少代码运行耗时，提高运行效率。本文选择基于SEP3203嵌入式ARM7微处理器这样一个硬件平台进行软件调试，目的在于设计以SEP3203嵌入式微处理器作为主处理器，RTL8019网卡芯片作为网络通信控制器的硬件测试平台并在此平台上通过设计网卡驱动和为AsixOs实时操作系统移植一套性能优秀的嵌入式网络协议栈，以及在此之上通过设计基于TCP通信方式的Modbus工业网络应用协议，最终形成一套面向工业场合应用的嵌入式网络协议栈。具体的工作从制定系统软、硬件框架方案开始，首先完成SEP3203主处理器与RTL8019网卡芯片的硬件电路设计，接着通过仔细研读网卡芯片RTL8019的数据手册，为其设计网络驱动程序，使之能够成功接入以太网进行通信；然后，参考调研现有一些开源操作系统的TCP/IP协议栈，根据目标操作系统内核的特点以及嵌入式工业网络对协议栈尺寸和性能的要求，对其进行一定程度的修改，使之符合嵌入式工业应用，并将其移植到AsixOS嵌入式实时操作系统下，实现基于以太网的嵌入式网络通信。移植工作完毕后，需要对前述工作做阶段性测试，因此首先设计了常用的Ping测试程序，目的在于检测以太网驱动设计成功；然后通过设计UDP通信程序，测试并验证了网络协议栈移植的成功。在此之上，通过阅读分析MODBUSonTCP工业网络协议规约，设计并实现了MODBUSTCP的服务器端程序，借助MODBUS官方网站提供的客户端测试软件ModbusPoll与sever进行通讯测试，试验结果表明sever端程序设计正确，完成了本文制定的针对工业应用嵌入式网络协议的实现。4.期刊论文陈永革.CHENYong-ge基于嵌入式系统的远程升级技术-湖南工业职业技术学院学报2007,7(4)如何利用以太网的高速带宽和优越性能实现网络互联,只有在统一的传输规则或通信协议的基础上开发产品的网络功能,通过远程升级技术实现嵌入式系统的自动升级改造.此处利用硬件来建立以太网的MAC层和物理层接口,实现了单片机与网络互连,既扩展了数据传输的功能,又保证了数据传输的正确性,同时也拓宽了数据传输的有效范围.5.学位论文黄学雷无线局域网在嵌入式系统中的应用200621世纪是信息的时代，是无线通信蓬勃发展的时代。目前无线通信还处在PersonatoPersona时代(即个人通信)，并逐步向PersonatoDevice(人物通信)，DevicetoDevice(物物通信)时代过渡。随着该时代的到来，越来越多的嵌入式设备渴望摆脱线缆的束缚和具备与人、设备进行无线通信的能力。在此，以WLAN(WirelessLocalAreaNetwork，无线局域网)、Bluetooth(蓝牙)等为代表的短距离无线通信技术将扮演着举足轻重的角色。融合嵌入式技术与无线局域网通信技术的嵌入式系统，具备突出的无线通信的能力，是目前与未来的发展热点之一。本文研究了ARM硬件系统架构；板级Bootloader设计；嵌入式Linux内核分析与移植；USB设备驱动程序的设计；TCP／IP协议栈移植；应用程序设计；重点进行了嵌入式无线网卡设计，并进行了无线网卡驱动程序和无线网卡配置管理程序的设计，这是系统实现无线通信的关键。论文首先分析了无线通信的现状及相关的新技术，对无线局域网技术在嵌入式系统应用的意义进行了研究。然后设计了无线局域网在嵌入式系统中应用的软硬件总体结构，其中硬件电路设计的重点在设计以S3C2410X芯片为微处理器的主板和自主设计的以SIS163U无线网卡芯片为核心的嵌入式无线网卡上，主板和嵌入式无线网卡通过USB接口相连。软件设计是在硬件电路设计的基础上，构建交叉开发环境，设计BootLoader，移植uClinux嵌入式操作系统，在LinuxUSB总线驱动程序和主控制驱动程序的支持下，设计了设备驱动程序，尤其在分析研究了无线网卡芯片的固件和Linux下无线局域网API的基础上，进行的嵌入式无线网卡驱动程序和无线网卡配置管理程序的开发，以及TCP／IP协议栈移植，为无线通信的实现奠定了基础。最后，设计了应用程序，进行系统的功能性测试，并把该系统成功应用到电网远程抄表系统中。现有的无线局域网还局限在迅驰笔记本在HotSpot(热点)无线上网，或者带无线网卡的PC机借助AP进入Internet，应用领域狭窄。把无线局域网引入到嵌入式系统的嵌入式系统，使得嵌入式系统也具备无线通信的能力，可以应用在工业现场、民用和商用等更广阔的领域，这是本文的主要特色之处。通过在嵌入式系统中移植TCP／IP协议，设计嵌入式无线网卡的无线驱动程序，从而使嵌入式系统具备了无线通信的能力。6.学位论文李锋嵌入式以太网接口及其应用2003经过几十年的发展,以太网技术已经走向成熟.以太网现已成为社会重要的基础信息设施之一,是信息流通的重要渠道.嵌入式系统已经在家庭和工业的各个领域得到了广泛的应用.目前大多数嵌入式系统还处于单独应用的阶段,以MCU为核心,与一些监测、伺服、指示设备配合实现一定的功能.嵌入式系统是继PC以后的另一个热点,不少专家称PC时代即将过去,取而代之的是以嵌入式系统为支撑点的后PC时代.将嵌入式系统与以太网结合起来的想法很早以前就有了,主要的困难在于,以太网上的各种通信协议对于计算机存储器、运算速度等指标要求比较高.利用单片机实现嵌入式以太网接口的技术难点在于:如何利用单片机自身有限的资源对以太网上的信息进行TCP/IP协议处理,使之变成可以在Internet上传输的IP数据包.该文详细介绍了基于八位单片机和网卡芯片的双芯片解决方案,并结合以太网在智能小区的应用,给出了一个家庭网关的设计实例.该文论述的方案采用Philips公司的51兼容八位单片机P89C51RD2作为处理核心,软件采用精简的嵌入式TCP/IP协议栈,通过台湾REALTEK公司的RTL8019AS网卡芯片来实现以太网的连接.这个方案具有成本低廉、功耗小、性价比高的特点.该文首先介绍了课题选择背景及意义,使读者对该系统的架构有一个整体了解.接下来,将目前已存在的以太网接口方案分为高端、专用和低端三种进行论述.在比较了这三种方案后,详细介绍了该文所选用方案的两个关键部分:嵌入式TCP/IP协议栈和家庭网络中各种底层网络的应用.在读者对该文采用的方案有了进一步的了解后,该文接下来分软件和硬件两部分对嵌入式以太网接口的实现作具体的介绍.在硬件部分,该文对单片机部分、以太网接口芯片、USB接口芯片、CAN总线接口芯片、RS232、RS485接口芯片,作了详细的介绍,并给出了它们的应用要点和详细的电路图.在软件设计部分,介绍了软件开发环境的建立,并对网卡接口芯片、USB接口芯片的驱动程序作了详细的介绍.在嵌入式TCP/IP协议部分,介绍了网卡初始化以及ARP协议、IP协议、ICMP协议、UDP协议、TCP协议以及HTTP协议的精简和编程实现.在文章的最后,对全文进行了总结,分析了软硬件系统中现存的一些不足,提出了完善系统功能的一些合理建议,为下一步的工作指明了方向.7.期刊论文胡剑.李伟.HUJian.LIWei基于ARM平台的嵌入式RTL8019AS网卡芯片数据通信的设计与实现-现代计算机（专业版）2008,(2)采用了基于ARM内核的微处理器S3C44BOX及RTL8019AS芯片来设计一个嵌入式以太网系统,包括10Mbit/s以太网控制芯片RTL8019AS的接口电路设计,以及系统电路的调试,并在此基础上完成了在S3C44B0X单片机控制下的KTL8019以太网驱动程序设计,以及数据通信的软件实现方法.8.学位论文聂尔根具有以太网接入功能的嵌入式系统的应用研究20