本科论文 基于单片机的网络通讯协议研究及应用.doc

郑州城市职业学院 论文题目：基于单片机的网络通讯协议研究及应用 专 业:移动通信技术 姓 名：沈惠亚 学 号：20091032218摘 要 今天，嵌入式Internet的应用己经深入到日常生活的各个方面。研究嵌入式TCP/IP协议在内部资源有限微处理器上的实现，具有重要的现实意义和经济价值。论文首先介绍了嵌入式系统的组成及对嵌入式Internet产生。通过对现有的嵌入Internet及比较了目前几种单片机接入Internet实现方案的前提下，应用了一种基于单片机自身特点的具体的解决方案：嵌入式TCP/IP协议。通过对TCP/IP网络协议的深入分析，对TCP/IP协议进行合理的简化，将其嵌入到内部资源有限的微处理器中，实现以电子邮件方式进行远程数据传输。 关键字：嵌入式；Internet；TCP/IP；单片机 摘 要 I 第1章 引 言 1 1.1 论文选题的背景及意义 1 1.2 本文主要工作 1 第2章 方案的选取 3 第3章 网络协议 5 3.1 TCP/IP分层模型 5 3.2 数据封装 6 3.3 数据帧分用 7 3.4 协议层简介 8 3.4.1 网际层协议 8 IP地址分配 9 地址解析协议 10 IP分片/重组 11 ICMP协议 11 3.4.2 传输控制协议 12 TCP连接和释放 12 用户数据报协议 13 第4章 系统总体设计 14 4.1 硬件总体功能结构设计 14 4.2 TCP/IP协议层选择及分析 15 4.2.1 链路层协议选择及分析 16 4.2.2 网络层协议选择及分析 16 4.2.3 传输层协议选择及分析 16 4.2.4 应用层协议选择 17 第5章 TCP/IP协议栈的实现 19 5.1 ARP协议的实现 19 5.1.1 ARP分组格式 19 5.1.2 ARP协议软件实现 19 5.2 IP协议及其实现 22 5.2.1 IP数据报格式 22 5.2.2 IP软件实现 22 5.3 ICMP报文协议的实现 24 5.4 TCP协议的实现 25 5.4.1 TCP的报文段 25 5.4.2 TCP协议的实现 26 运输控制块TCB 26 处理传入数据模块 27 处理数据输出模块 28 定时管理器 29 5.5 SMTP协议的实现 31 5.5.1 客户机与服务器之间的交互 31 5.5.2 SMTP邮件协议的实现 32 第6章 参考文献 34 参考文献 36 第1章 引 言 1.1 论文选题的背景及意义 嵌入式Internet是本世纪计算机世界的一项热门技术。目前，嵌入式系统已经成为我们生活的一部分，应用领域不断扩大。嵌入式设备的联网已经开始。但是，由于嵌入式系统资源有限，一些传统的Internet技术和设备无法直接应用。这种趋势使着嵌入式Internet技术的产生和迅速发展。嵌入式 Internet（简称EI, Embedded Internet）通常可以理解为把TCP/IP协议作为一种嵌入式的应用，从而实现嵌入式设备Internet的技[1] 。 近年来以单片机(Micro Computer Unit，MCU)为代表的嵌入式系统在工业探测系统、智能仪器、智能家电和信息家电领域得到了广泛应用。嵌入式系统带来的年产值己超过万亿美元，1997年来自美国嵌入式系统大会的报告指出，仅基于嵌入式全数字电视产品，就将在美国产生一个每年亿美元的新市场2]。在这样的背景下，嵌入网络得以快速发展，目前世界许多国家的科研机构和各大公司纷纷加入了嵌入式nternet技术的研究行列。另据网络专家预测，将来在Internet上传输的信息中，将有70%的信息来自于小型嵌入式系统3]。现正的我们可以说是正由PC机成熟技术向嵌入式产品转化的后PC时期。因此，研究嵌入式系统的Internet接入技术，将会有极具现实意义和经济价值。如何利用单片机接入Internet网络是当今最热门的技术之一。 鉴于8/16位单片机大量存在于嵌入式领域，在单片机上实现TCP/IP协议时嵌入式Internet的关键技术之一。本文在这样的背景下，试图开展一些有益的研究。 1.2 本文主要工作 本文主要工作是将TCP/IP协议嵌入低档单片机中。通过89C51系列单片机和网卡芯片RTL8019AS在单片机上实现Internet接入，在对TCP/IP协议深入分析的基础上，对TCP/IP协议栈进行合理的简化后嵌入到单片机中。具体的工作有： 1. TCP/IP协议嵌入低档单片机的硬件系统的设计。 2. 对TCP/IP协议栈进行研究，并分析各协议，完成软件结构的总体设计。 3. 对我们需要的协议进行必要的精简，以达到软件的实现。 课题的难点在于要对TCP/IP协议熟悉，要对其