嵌入式TCP/IP协议栈在单片机上的实现

2．3 客户端和服务器端程序的设计

分别设计客户端和服务器端程序。适应于不同的工作场合。在面向连接的TCP协议中，服务器和客户机开始通信之前必须首先建立连接。在连接之前，服务器程序必须正在运行并处于监听模式，等待客户端的连接。TCP的连接是通过3次握手协议来完成的。首先，客户端发送1个SYN标志位的TCP段给服务器，其带有所选择段的初始序号。服务器端收到该报文段后，以1个带有SYN标志的段作为应答，其中也给出根据本身情况选择的初始序号，并包含对客户端的确认。

而客户端收到服务器端的应答后，再次送回1个报文段，其中带有对服务器端SYN的确认。这样双方的连接就建立了，以后就能开始传送数据。同样终止1条TCP连接实际上也需3次握手过程。

3 应用系统实现

为了验证系统的可行性，应用VB开发了接口程序，构建了软硬件测试平台，用来设置网卡的配置参数并实现数据的发送与接收。所有配置参数包括(本地IP地址、服务器端IP地址、端口号、网卡物理地址、ping的IP地址、串口号等)都能通过串口动态地更改。系统能实现Ping的功能，以方便检查以太网的状态。

3．1 参数设置界面

用串口线将测试板(数据采集和控制系统模块，下同)与计算机连接起来，选择好串口号，然后按“连接单片机”按钮，连接状态工具栏里出现“已经连接”，说明测试板与计算机已经连接上，然后就可以修改配置参数了。在参数设置栏中填写正确的参数值后，按“设定”按钮，接收状态栏中会提示参数设置成功，然后按测试板上的复位键，网卡的参数配置就被写到了X5045中。参数设置界面如图3所示。



3．2 数据收发测试界面

分别测试客户端和服务器端软件通信是否正常。

(1)服务器端程序的测试
打开客户端测试界面，如图4所示，设置连接IP地址为192．168．O．44(该地址必须与服务器端的IP地址一致)，设置连接端口号为3330(该端口号必须与服务器端端口号一致)。将作为服务器端的程序烧入到测试板的微处理器中，通过图3修改配置界面，将服务器端需要的参数写入X5045，参数配置包括；“单片机IP地址”(指的是测试板自身的IP地址)为192．168．O．44，“服务器端IP地址”可以不用设置(因为测试板本身就即服务器端)；如果是新网卡芯片，还需要设置MAC地址，这里设为121314151617(一般选择任意的12位数即可)；“服务器端口号”设为3330(必须与客户端一致)；网关设为192．168．O．1(要与上位机保持在同一个网段内)。设置好所有参数后，可以进行数据的收发了。



(2)客户端程序的测试

打开服务器端测试界面，如图5所示。



设置连接IP地址为192．168．0．44(该地址指的是上位机自身的IP，必须与客户端设置的“服务器端IP地址”一致)，设置连接端口号为3330(该端口号须与客户端设置的“服务器端口号”一致)。将作为客户端的程序烧人到系统的微处理器中，参数配置：“服务器IP地址”(指的是上位机的IP地址)为192．168．0．44，“单片机IP地址”可以不用设置(因为系统仅作为客户端)，“服务器端口号”设为3330(必须与客户端一致)，网关设为192．168．0．1(要与上位机保持在同一个网段内)。设置好所有参数之后，即可进行数据收发。服务器端的数据可以被发送到串口，同样，数据也可以从串口发送到服务器端。测试表明：上位机通过以太网与系统之间的通信正常。

4 结语

在此实现了TCP／IP协议栈在单片机上的移植，完成了系统的硬件电路和相关嵌入式软件的设计，应用VB开发了上位机修改参数界面，通过串口完成对网卡等参数的配置和修改，解决了数据包的超时重发、定时保活、参数配置、硬件看门狗复位等一系列问题。实验表明，整套程序比较稳定，收发数据正常，TCP超时重传效果很好。经过近1个月的测试，没有出现任何丢包和堵塞的现象。