物联网毕业论文.pdfVIP

基于单片机的嵌入式以太网控制终端设计

摘要：基于单片机技术的以太网终端广泛应用在各个领域，本文基于建荣AX2005+PHY的解决

方案，实现ARP请求，以及ping命令。同时，本文详细介绍以太网接口的硬件设计和通信电路的抗干扰

设计。覆盖单片机技术，通信技术，计算机网络技术等多个知识领域。

关键词：以太网协议；信道编码；TCP/IP协议；单片机；

一，概述：随着单片机技术和嵌入式技术的广泛应用，以及通信技术的发展和计算机网络

的普及，人们提出了对基于嵌入式系统的网络通信技术的应用需求。嵌入式网络通信系统将

过去单一独立的嵌入式系统组成一个网络系统，使得嵌入式系统不再是一个独立的个体，而

是一个整体信息化网络的一个部分。该技术广泛应用在智能设备，信息化家电，智能管理设

备，安防监控设备等领域。

嵌入式网络系统具有以下特点：1，基于单片机系统。2，系统之间存在数据通讯。在嵌

入式网络系统的实现方案中，有基于RS232/RS485总线协议，CAN总线协议，以太网协议，

USB总线协议等多种方式。其中基于以太网协议的实现方案中，具有成本低，安装方便，

通讯距离远，兼容性好和平台移植方便等多种优势。该技术广泛应用在以下领域。

1，实验室管理监控系统

某生化实验室需要建立一个实时监控系统，检测实验室人员出入，实验结果数据，实验

室温度湿度。该实验室的仪器设备都有RS232接口输出打印，可以输出到单片机。门禁和

各种传感器也接入单片机系统。这时候单片机可以通过以太网把数据提交到实验室的服务器

上，服务器通过处理提交的数据，将控制命令通过以太网发给单片机，单片机再进行相应的

操作。

2，智能家居系统

现代家居系统中，由于需要宽带接入，基本上所有住户都有局域网接入。在住户内

部搭建局域网也很方便。鉴于以上情况，利用以太网实现智能家居网络能够实现。

住房内的家电和各种设施，可以接入内部以太网实现相互通信，或者与上位机实现通信。

上位机可以被用户远程控制，对居室的家电和设施进行控制，达到对居室的温度，光亮的调

节，同时可以利用下位机（单片机）将室内监控系统的状况传到上位机，上位机通过分析可

以向主人或者相关部门报告火警或者匪警。

3，信息化家电

传统家电是一个独立存在的系统，电器与电器之间没有丝毫联系。在信息化家电系统中，

所有信息化家电组成一个局域网络系统，家电属于该系统中一个部分。信息化家电系统中，

比如电饭锅，可以通过网络远程控制。假如用户需要下班回家就能吃上饭，可以在下班前通

过远程控制协议给电饭锅发出指令，保证下班回家时饭刚好煮好。

二，实现方案理论设计

1，网络协议简介

四层以太网协议

网络协议通常分不同层次进行开发，每一层分别负责不同的通信功能。一个协议族，比

如TCP/IP，是一组不同层次上的多个协议的组合。TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统，

如图可以看出这个四层协议的构架。

应用层(Telnet、FTP和e-mail等)

运输层(TCP和UDP)

网络层(IP、ICMP和IGMP)

链路层(设备驱动程序及接口卡)

图1-1TCP/IP协议族的四个层

每一层负责不同的功能：

次

EngineeringSpecificationforAX2005v1.0.0Nov2007

链路层：有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和

计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。

网络层：有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。在TCP/I

协议族中，网络层协议包括I协议（网际协议），ICMP协议（Interne互联网控制报文协议），

以及IGM协议（Internet组管理协议）。