嵌入式TCP/IP协议在海水数据采集中的应用

摘要

随着大规模集成电路、计算机网络和通信技术的发展和相互渗透，加速了测控系统的模块化、网络化和标准化。对数据采集和传输系统的接口设计提出了越来越高的要求。本文在分析了现有以MCU为核心的小型系统实现网络化的各种方案的基础上，探讨了在嵌入式网络仪器中实现TCP/IP协议网络通信的特点，对嵌入式环境的TCP/IP协议族做了阐述分析，并就协议在嵌入式系统中存在的问题进行了阐述。本文在此基础上，结合在‘863计划’资源与环境技术领域海洋监测技术主题之一的《快速监测海水有机磷农药生物传感器及仪器研制》课题研究中的实际应用，从课题的实际要求出发，以满足实用为目的，阐述了协议的实现原理和实现方法。在应用中通过简化通信协议，研究针对仪器要求的基于嵌入式TCP/IP技术的网络传输模块，实现了上位机和检测仪器的可靠的基于TCP/IP协议和以太网的通信。 根据测量仪器的现有条件和要求，网络转换接口以高速通讯控制器SX52为中心，数据采集模块和接口模块间以并行双向接口FIFO实现数据的快速传递。软件上，根据8位单片机本身资源(ROM、RAM和外围按口)有限的特点，精简并整合了TCP/IP协议族，使之能在8位单片机上实现TCP/IP协议栈(SX-STACK)，为使数据传输准确并且实时性好，传输层协议采用简单的UDP协议，通过增加数据包的缓存和应用层的重传机制实现可靠传输。 工作主要包括：数据采集模块采集程序的编写与调试；网络接口模块硬件原理图设计和PCB板制作；SX-Stack协议栈的简化实现；用Labwindows进行上位机的编程，实现对整个采集和数据传输系统的控制和数据显示；最后对整个系统进行了调试和运行实验。 所设计的网络接口模块在和数据采集模块的通讯中，数据的传输准确及时，验证了本设计方案的可行性。

目录

文摘

英文文摘

0前言

1课题背景及研究内容概述

2利用单片机实现嵌入式TCP/IP技术概述

2.1嵌入式系统简介

2.2嵌入式因特网技术发展和目前现状

2.3嵌入式TCP/IP协议栈的实现

2.4 Ethernet网络技术简介

3系统的硬件实现

3.1系统硬件结构概述

3.1.1单片机数据采集模块

3.1.2网络传输模块

3.2各芯片功能简介

3.2.1以太网控制芯片(NIC)CS8900

3.2.2 FIFO缓冲器及其控制

3.2.3 SX52微处理器简介

4系统的软件设计

4.1 TCP/IP协议简介及实现原理

4.2采集模块和网络传输模块程序设计

4.3上位机程序设计

5设计中的问题及结论

5.1接口卡电路板(PCB)设计

5.2注意的问题及结论

6总结与展望

致谢

参考文献

附录