具有以太网接入功能的嵌入式系统的应用研究

摘要

近年来，随着信息技术的飞速发展，嵌入式系统的应用已经广泛渗透到工业控制、智能家电、通信、医疗、汽车、航空等人们日常生活的各个领域。与此同时，伴随着网络技术的快速普及，Internet已经成为人们获取信息、与外界沟通的重要桥梁。因此将嵌入式系统通过以太网接入到Internet，实现现场设备的远程监控和信息共享，这将具有重要的意义。 本文通过研究国内外嵌入式系统接入：Internet的现状，比较各种方案的优缺点，结合实验室的条件，提出了基于C8051F060微控制器和嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的嵌入式TCP/IP实现方案。论文从软硬两个方面出发，详细论述了系统设计过程。主要工作如下： 1．在掌握了Silicon Laboratories公司的C8051F060高性能单片机和Realtek公司的RTL8019AS网卡芯片的功能特性基础上，设计了嵌入式以太网的硬件平台。 2．深入分析了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的内核原理，实现了其在C8051F060微控制器上的移植。 3．在系统的硬件平台上完成了MCU和以太网芯片的驱动程序的编写和调试。 4．在深入研究了TCP/IP协议栈基础上，针对系统硬件平台的较为有限的资源和处理能力，设计了简化的嵌入式TCP/IP协议栈。 5．在局域网内实现了嵌入式Web Setver的功能。 课题经过一年的软硬件设计、调试和修改，已基本实现了最初的设计目标。课题的实现为相关领域的研究开发提供了有益的参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外研究的历史和现状

1.2.1嵌入式操作系统

1.2.2嵌入式Internet

1.3论文的结构

第二章系统的硬件设计

2.1硬件选型

2.2硬件说明

2.2.1微控制器C8051F060

2.2.2网络接口芯片RTL8019AS

2.3基于C8051F060的以太网接口电路的设计

2.4硬件平台测试

2.4.1 C8051F060微处理器系统的测试

2.4.2 RTL8019AS芯片的测试

2.5本章小结

第三章嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ及其移植

3.1 μC/OS-Ⅱ概述

3.1.1简介

3.1.2内核结构

3.1.3任务

3.1.4任务管理

3.1.5其他管理

3.2具体移植

3.2.1编译工具及运行环境

3.2.2移植基本要求

3.2.3移植过程

3.2.4代码测试

3.3本章小结

第四章TCP/IP协议的实现

4.1 TCP/IP协议的概述

4.1.1 TCP/IP协议的分层结构

4.1.2封装与分用

4.1.3嵌入式TCP/IP协议栈简介

4.2 RTL8019AS驱动程序的设计

4.2.1网卡的初始化

4.2.2接收数据

4.2.3发送数据

4.3协议栈各层模块的实现

4.3.1 ARP模块的实现

4.3.2 IP模块设计

4.3.3 ICMP模块的设计

4.3.4 UDP模块的设计

4.3.5 TCP模块的设计

4.4本章小结

第五章基于μC/OS-Ⅱ嵌入式Web Server的实现

5.1嵌入式Web Server的实现

5.1.1 HTTP协议的实现

5.1.2 WEB服务器数据处理过程

5.2嵌入式Web Server在数据采集系统中的应用

5.2.1系统的任务划分

5.2.2任务的功能和结构

5.3系统测试

5.3.1 ICMP测试

5.3.2 UDP测试

5.3.3 Web Server测试

5.4本章小结

第六章总结与展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文和参与的项目

附录