單片機TCP/IP是在單片機上運行的TCP/IP協(xié)議棧。 由于嵌入式網(wǎng)絡(luò )設備越來(lái)越多，需要在嵌入式設備上實(shí)現TCP/IP協(xié)議棧，但嵌入式設備與PC不同，通常采用MCU (即單片機)而不是CPU作為核心處理器這需要在單片機上實(shí)現TCP/IP協(xié)議棧。 對于高端32位單片機，由于其性能已接近低端PC的CPU (如奔騰ii系列)，與在PC上實(shí)現TCP/IP協(xié)議棧沒(méi)有太大區別； 本文主要描述低端的8位(例如，51位)、16位單片機TCP/IP協(xié)議棧。
中文名稱(chēng)
單片機TCP/IP
外語(yǔ)名稱(chēng)
danpianjiTCP/IP
特長(cháng)
程序存儲區域和外部RAM區域沒(méi)有什么特征
速度慢
協(xié)議棧
eCos單片機TCP/IP協(xié)議棧
協(xié)議棧
ZLIP51單片機TCP/IP協(xié)議棧
單片機TCP/IP單片機TCP/IP的特點(diǎn)
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語(yǔ)音
在單片機上實(shí)現TCP/IP和在PC上實(shí)現TCP/IP是不同的。 參照《TCP/IP1單片機上的實(shí)現特點(diǎn)和方法》，可以看出其特征如下。
1 .速度慢：本文介紹，12M晶振的51單片機最快網(wǎng)絡(luò )傳輸速度為25KB/s。 重要的是，TCP/IP需要每個(gè)傳輸字節的校驗和計算和所需的副本。 這樣就不夠51單片機的處理速度了。 提高單片機TCP/IP速度的常用方法是簡(jiǎn)化協(xié)議棧。
2 .程序存儲空間和外部RAM空間不大：一般單片機最大程序和數據空間為64KB。 TCP/IP協(xié)議通常需要緩存發(fā)送的數據，但最大的數據包為1500B左右，網(wǎng)絡(luò )速度較大時(shí)內存消耗較大。 非嵌入式TCP/IP協(xié)議棧缺少64KB的程序和數據空間。
3 .單片機架構： 51單片機是8位機，如果需要完成相同的數據操作，32位PC機可能只需要10條指令，而51單片機
單片機TCP/IP現有單片機TCP/IP協(xié)議棧
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TCP協(xié)議棧的手續流程很復雜，需要處理對方發(fā)來(lái)的數據和連接，不知道對方什么時(shí)候做什么操作，導致協(xié)議處理變得復雜。 另一個(gè)原因是單片機TCP/IP協(xié)議棧的穩定性是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，穩定的協(xié)議棧在實(shí)際應用中需要長(cháng)時(shí)間的測試，因此穩定的單片機TCP/IP協(xié)議棧為此，另一個(gè)選擇是使用現有的TCP/IP協(xié)議棧。
1. eCos單片機TCP/IP協(xié)議棧： eCos TCP/IP棧涉及與eCos操作系統/內核一起工作。 eCos (和TCP/IP堆棧)通過(guò)大量處理其結構得到支持。 eCos TCP/IP堆棧目前作為單獨的模塊發(fā)布測試版。
2. ZLIP 51單片機TCP/IP協(xié)議棧： ZLIP是專(zhuān)門(mén)為51單片機設計的嵌入式TCP/IP協(xié)議棧，可以在有操作系統的情況下運行實(shí)現了TCP、UDP、ICMP、ARP協(xié)議，ZLWeb實(shí)現了HTTP協(xié)議。 支持同時(shí)運行多TCP連接、多UDP連接，支持在uc/os-II操作系統上通過(guò)多任務(wù)發(fā)送和接收數據。 可用于51單片機TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)解決方案。
3. uc/ip單片機TCP/IP協(xié)議棧3360UC/IP(Mew-kip )是一種旨在對其進(jìn)行控制的TCP/IP協(xié)議棧。 代碼基于BSD，但與所有其他堆棧相似。 但是，非常小的覆蓋功能正在減少。 目前為L(cháng)inux和DOS目標構建。
4. BSD單片機TCP/IP協(xié)議棧： BSD棧歷史上是其他業(yè)務(wù)棧的起點(diǎn)，有很多專(zhuān)門(mén)的TCP/IP棧，如帶Wind-River VxWorks內核的這是因為BSD在BSD許可協(xié)議下提供了他們的堆棧。 這些許可證允許您以修改或未修改的形式合并代碼，而無(wú)需向作者支付特許權使用費。 與GPL許可證相比，合并GPL源代碼時(shí)，后者要求GPL公開(kāi)源代碼。
5. lwIP單片機TCP/IP協(xié)議棧： lwIP (輕量級) TCP/IP棧是TCP/IP協(xié)議棧的小型實(shí)現。 包括具有IP和ICMP的TCP和UDP傳輸層。 還提供了可選的BSD插座API。 為了性能，還包括qkdcg。 LwIP協(xié)議棧是為嵌入式系統設計的，適用于40KB的ROM和數百字節的RAM。 為了可移植性，用c寫(xiě)的。
6. uIP單片機TCP/IP協(xié)議棧： uIP是專(zhuān)門(mén)為8位和16單片機設計的非常小的TCP/IP協(xié)議棧。 uIP完全用c編寫(xiě)，可以移植到各種結構和操作系統中。 編譯的堆?？梢栽趲浊ё止漴om或幾百字節的RAM上運行。 uIP還包括HTTP服務(wù)器作為服務(wù)內容。
7. TinyTCP單片機TCP/IP協(xié)議棧： TinyTCP棧是TCP/IP非常小的簡(jiǎn)單實(shí)現，包括FTP客戶(hù)。 TinyTCP旨在烤ROM，似乎對大端結構很有用(初始目標是68000芯片)。 TinyTCP還包括用于3Com多總線(xiàn)卡的簡(jiǎn)單以太網(wǎng)驅動(dòng)器。
8. WATTCP單片機TCP/I
P協(xié)議棧：WATTCP是為嵌入基于DOS的系統而設計的一個(gè)小型TCP/IP棧。它包括一個(gè)Real Mode DOS版本和另一個(gè)32位擴展環(huán)境版本。
單片機TCP/IP如何使用單片機TCP/IP協(xié)議棧
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用戶(hù)在拿到一個(gè)單片機TCP/IP協(xié)議棧以后該如何處理呢。其中的處理分為兩個(gè)部分：上層接口和下層接口。
4. 1 上層接口
用戶(hù)使用單片機TCP/IP的目的實(shí)際非常明了，就是要實(shí)現數據的傳送，即從PC機(或者另一個(gè)單片機)上傳送過(guò)來(lái)的數據能夠在本地單片機上接收，反之亦然。所以如果屏蔽底層的話(huà)，單片機TCP/IP協(xié)議棧就是一個(gè)傳輸數據的手段。所以最后歸結到了使用send()、recv()函數即可。這就是使用單片機TCP/IP協(xié)議棧的核心所在。
但是事實(shí)上并沒(méi)有這么簡(jiǎn)單，因為對于TCP需要有發(fā)起連接、接受連接、發(fā)送數據、接收數據、關(guān)閉連接等操作以配合數據的傳輸。TCP/IP協(xié)議棧一般為用戶(hù)提供如下的接口：
1． 初始化協(xié)議棧和釋放協(xié)議棧的函數接口，類(lèi)似Init(), Release()之類(lèi)的函數。
2． 提供類(lèi)似BSD socket的socket, sendto, recvfro, connect, bind, listen, accept, send, recv, closesocket, shutdown, getpeername, getsockname, htonl, htons, ntohl, ntohs, inet_addr,inet_ntoa,ioctlsocket,setsockopt, getsockopt,select等API函數，用戶(hù)調用此類(lèi)函數進(jìn)行發(fā)起連接、接受連接、發(fā)送數據、接收數據、關(guān)閉連接等操作。
3． 接受連接、接收數據、被動(dòng)關(guān)閉的處理：由于此類(lèi)操作是上位機發(fā)起的，所以TCP/IP協(xié)議棧必須提供一套機制來(lái)處理此類(lèi)事件的發(fā)生。一般來(lái)說(shuō)有兩種方法：
a) 主動(dòng)等待：例如使用BSD的recv()函數等待數據的到來(lái)。
b) 回調機制：采用類(lèi)似MFC的OnReceive()函數的回調機制，也即是說(shuō)在接收到數據的時(shí)候會(huì )自動(dòng)調用OnReceive()函數。
那么用戶(hù)如何使用以上的接口來(lái)實(shí)現遠程控制、遠程數據采集呢？方法很簡(jiǎn)單。
例如如果需要實(shí)現一個(gè)對LED燈的亮和滅的遠程控制應用。首先PC機使用TCP/IP發(fā)送工具例如SocketDlgTest程序發(fā)送一個(gè)字節的“1”到開(kāi)發(fā)板(根據開(kāi)發(fā)板的IP地址發(fā)送)。開(kāi)發(fā)板在OnReceive函數中發(fā)現收到的是“1”，那么就通過(guò)P1端口將燈打開(kāi)；反之如果收到的是“0”則將燈熄滅。
如果是實(shí)現一個(gè)遠程數據采集的應用，例如定時(shí)進(jìn)行溫度采集。首先PC機使用SocketDlgTest程序等待發(fā)來(lái)數據。開(kāi)發(fā)板每隔一段時(shí)間采集一個(gè)數據，然后通過(guò)send()函數將數據發(fā)送給PC機(根據PC機的IP地址發(fā)送)，這樣PC就接收到了當前的遠程溫度數據。
4. 1 下層接口
下層接口是一個(gè)比較復雜的部分，實(shí)際上是TCP/IP協(xié)議棧和底層硬件的對接問(wèn)題。如果用戶(hù)將TCP/IP協(xié)議棧移植到自己的單片機系統上。由于硬件上存在一定的差異，就需要修改底層代碼。這里需要包括：
1．網(wǎng)卡驅動(dòng)：如果TCP/IP協(xié)議棧已經(jīng)提供了網(wǎng)卡驅動(dòng)，并且驅動(dòng)和用戶(hù)使用的網(wǎng)卡芯片一樣，那么就相對容易一些。這里只需要修改網(wǎng)卡的基地址即可。否則需要自己動(dòng)手寫(xiě)驅動(dòng)程序。如果網(wǎng)卡采用RTL8019AS可以參考老古開(kāi)發(fā)網(wǎng)的單片機與TCP/IP網(wǎng)絡(luò )。如果網(wǎng)卡采用CS8900，可以參考《嵌入式 TCP/IP 協(xié)議單片機技術(shù)在網(wǎng)絡(luò )通信中的應用》
2．TCP/IP底層接口。一般單片機TCP/IP需要底層為其提供定時(shí)中斷、網(wǎng)卡中斷處理的入口。底層需要做相應的處理。