系統(tǒng)主應用程序的實現(xiàn)

　　系統(tǒng)初始化后，進入主程序循環(huán)的兩部分：一是對接收到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀進行解包，供應用程序使用，一是對發(fā)送的數(shù)據(jù)進行封裝并發(fā)送，使采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)內的所有計算機都能收到此數(shù)據(jù)幀。圖2是系統(tǒng)的主應用程序的流程圖。

　　圖2 系統(tǒng)的主應用程序的流程圖

　　單片機實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的難點

　　51單片機的程序空間、可用的內存RAM、運算速度、指令集等原因，在UNIX或Windows上實現(xiàn)的TCP/IP協(xié)議的源代碼并不能夠直接移植到8位的單片機上。在51單片機上編寫代碼會受許多限制，特別是實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議這樣關系復雜的程序，我們必須根據(jù)實際情況盡可能挖掘51單片機的性能。綜合來說，單片機實現(xiàn)與UNIX實現(xiàn)TCP/IP有如下區(qū)別：

　?。?）操作系統(tǒng)：Windows或UNIX都是多任務操作系統(tǒng)，這使得代碼編寫簡單化，在單片機只能是單任務系統(tǒng)，代碼結構為順序執(zhí)行+硬件中斷的方式，無法并發(fā)執(zhí)行。

　?。?）內存分配：Windows或UNIX的內存分配是動態(tài)的。而一般單片機只有外接的一塊32K字節(jié)的RAM,并同時被各個協(xié)議使用。一個最大的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包有1.5K字節(jié)，分配一包的緩沖區(qū)就要1.5K字節(jié)。為此，我們分配一個256×6=1536個字節(jié)的固定的RAM來存放收到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。收到一包就處理一包。

　　（3）指針：在PC里所有程序都必須先放在RAM里才能運行，所以它的指針都指向RAM.而單片機的結構和PC的結構有很大差別，指針類型很多，各指針運算的速度也不一樣，特別是“一般指針”運算很慢，還會占用很多程序空間。UNIX實現(xiàn)TCP/IP的源代碼中，用得最多的就是指針，而在單片機里一般要求少用指針，或使用特定類型的指針。對使用UNIX的源代碼需要作很多的改動。

　?。?）參數(shù)傳遞：在UNIX實現(xiàn)的TCP/IP源代碼中，一般有很多的參數(shù)傳遞，而在單片機里允許傳遞的參數(shù)是有限的（因為受到內部RAM的限制），同時參數(shù)傳遞的過程要浪費程序代碼空間，也降低單片機執(zhí)行速度。所以在單片機的實現(xiàn)里，一般不要做太多的參數(shù)傳遞，而多使用公共的全局變量來實現(xiàn)調用的過程。

　?。?）硬件接口：在UNIX或Windows里，對網(wǎng)卡驅動無一例外都是采用中斷方式，因為PC的處理速度快，一次中斷的處理時間也很短，不會影響系統(tǒng)內的其它中斷。而在單片機的應用中，大部分的方案都是查詢式的。PC的NE2000的網(wǎng)卡，一般都是用16位DMA的方式，而在單片機里卻只能用8位DMA方式。這也使UNIX對網(wǎng)卡驅動的代碼不能直接移植。

　　結語

　　本文設計的嵌入式網(wǎng)絡接入方案，采用廉價的8位51單片機實現(xiàn)了簡化TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，并支持主動和被動連接、跨越網(wǎng)關，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，在被控設備與上位控制機之間提供了一條透明的傳輸通道，用戶不需對原有串口設備或其他數(shù)字設備做任何修改，就可享受到網(wǎng)絡的好處。目前，本文的系統(tǒng)已被成功使用在網(wǎng)絡化的數(shù)據(jù)采集器中。