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2012年10月30日星期二

TCP/IP Offload Engine技術的嵌入式乙太網介面設計

今天給大家介紹一篇來自杭州電子科技大學的一篇論文，原文標題為“基於TOE技術的嵌入式乙太網介面設計”。該文提出了一種新的嵌入式乙太網解決方案，在無需引入作業系統的條件下，實現了嵌入式系統的乙太網接入。

為減輕主機CPU對TCP/IP協定棧處理的負擔，提高嵌入式系統的性能，該文提出一種基於TOE(TCP/IP Offload Engine)技術的嵌入式乙太網介面設計，該設計介紹了一種通過硬體來實現協定棧處理的方法，利用具備協議處理能力的WIZnet乙太網解決方案供應商的網路控制晶片W5300，在TCP/IP協議的基礎上實現了嵌入式系統的乙太網接入。

圖片： W5300晶片

TCP/IP是一組廣泛應用的協定，幾乎已經成為網路通信的標準語言。傳統的TCP/IP通信資料的處理，都是由主機CPU通過軟體實現。隨著高速乙太網的發展，網路頻寬的增長速度遠遠高於CPU處理能力的增長速度，這需要佔用大量CPU資源對協議棧進行處理，給CPU帶來了沉重的負擔。對於接入乙太網環境的嵌入式系統，如何利用有限資源，減輕CPU對協議棧處理的負擔，成為一個值得關注的問題。為了解決這個問題，一種稱為TCP/IP減負引擎(TCP/IP Offload Engine，TOE)的技術應運而生。該文基於TOE技術，提出了一種新的嵌入式系統乙太網解決方案，給出了詳細的硬體介面設計和軟體框架設計。

該論文分為4大板塊，分別介紹TOE技術、網路控制晶片W5300、嵌入式系統硬體設計、軟體設計等。查看論文內容：http://blog.iwiznet.cn/?p=1629

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2012年10月17日星期三

教你如何使用網路單片機W7100A實現UDP通信

今天给大家介绍如何用网络单片机W7100A实现UDP通信。iMCU W7100A 是一款单片式以太网控制芯片，内嵌8051单片机、硬件 TCP/IP协议栈，以及10/100 高速以太网络MAC/PHY。

UDP提供不可靠、无连接的数据报文传输，它在没有建立连接时仍然能够处理数据。这样，可能会造成UDP信息的丢失、重叠或者改变。当数据包以高速方式传输时，接收端无法处理所有的数据。在这种情况下，用户必须考虑UDP是否符合自己的应用需求。由于UDP能够广播数据包，所以它通常用在多播系统下。

1. UDP SOCKET

用户可以使用W7100A所支持的8个socket作为UDP通信中的协议。但是，首先必须创建SOCKET。在创建SOCKET时需要用到socket号、使用的协议、使用的端口号以及设定的标志位。因为UDP协议是由Sn_MR_UDP(0×02)寄存器设定的（后面将会介绍）。Socket号则是由用户自己确定，可以选择W7100中0到7这8个socket中的任意一个或者全部8个socket。除此，用户也可以指定UDP协议中要使用的端口号。在打开UDP socket时，通过WIZnet提供的SOCKET()函数，来完成上面提到的各项参数的设定。

1.1 网络初始化

W7100A单片机的网路配置需要用到IP地址、网关、子网掩码以及MAC地址。网络参数的处理如图2.2.1所示。除此以外，还需要设置每一个socket的TX/RX缓存器以及其它寄存器的大小。

<图2.1> 设定网络配置

1.2 打开(OPEN)

由于UDP不需要建立连接就可以进行通信，可以通过调用socket()函数轻松创建UDP
socket。如图2.2.2所示为创建UDP socket的例程。

<图2.2> UDP socket的创建

1.3 接收(RECEIVE)

图2.2.3显示了数据的接收过程。在接收数据之前，用户可以通过检查Sn_RX_RSR来确定要接收的数据的长度。一旦有数据被接收到，用户便可以利用recvfrom()函数来执行接收过程。

<图2.3> 接收数据

1.4 发送(SEND)

在发送UDP数据报文之前，用户必须设置目的地IP地址和端口；一旦设置完成，用户再通过sendto()函数将UDP数据报文送出。

<图2.4>发送UDP数据

2. UDP回路测试程序

这一章节将会介绍如何利用第二章中的函数来实现UDP回路测试。UDP回路测试程序是一种编码，它可以将从对端接收到的数据准确无误的发送回去。
下面就是UDP串行回路测试程序的例子：

<图3.1> UDP回路测试程序

后面将会介绍UDP回路测试程序的代码示例。首先，设置IP或端口等网络信息，然后打开Sn_SR寄存器。Sn_SR在UDP模式下存在两种状态：一种是SOCK_UDP, 此时UDP socket已经成功打开并且可以进行UDP通信。在此状态下，在接收到UDP数据后，通过recfrom()函数和sento()函数再将数据回送。另一种状态是SOCK_CLOSED，UDP在这种状态下是未被打开的，必须先通过close()函数关闭socket，之后重新调用socket()函数打开socket。

3. UDP回路测试演示

在这一章节，将会用具体的示例代码程序来演示UDP回路测试。首先，下载UDP回路测试程序的应用文件到iMUCW7100EVB开发板，执行该程序确认iMCUW7100EVB是否可以正常进行回路测试。更多的详细信息，请参阅文档‘如何在W7100中建立工程(project)’，‘WizISP程序指南’以及‘W7100A Debugger指南’。

对于UDP回路测试程序，用户可以按照下面的步骤操作：

l 确认测试环境。详细信息，请参阅文档‘iMCUW7100EVB用户指南’。
用UTP线连接PC测试机和iMCUW7100EVB
用串行线连接PC测试机和iMCUW7100EVB
连接5V电源适配器到iMCUW7100EVB，并打开电源

l 确认测试PC机的网络信息：
源IP地址 : 192.168.1.2
网关IP地址: 192.168.1.1
子网掩码: 255.255.255.0

l 运行超级终端机程序和AX1程序

3.1 超级终端机

<图4.1> 超级终端机选项

运行超级终端机，如图4.1所示，设置串行通信选项，超级终端机程序将会然后通过串行通信显示iMCU7100EVB开发板的状态。

3.2 AX1程序

<图4.2> AX1设置为UDP通信

运行AX1程序，然后将AX1程序设置为UDP通信方式，如上图4.2所示。关于AX1程序设置的更多详细信息请参考AX1用户手册。如果要想使用UDP发送，请选择菜单栏中的UDP => SEND，然后点击OK按钮，AX1程序将会显示客户端PC机的状态。

3.3 UDP回路测试程序演示

在所有的设置完成后，点击UDP发送按钮。AX1将会显示PC机的进程，如图4.3中显示了发送/接收数据的大小，同时如图4.4超级终端机程序将会显示服务器iMCU7100EVB的处理进程。

<图4.3>使用UDP发送临时数据

<图4.4> 超级终端机程序窗口

2012年10月11日星期四

如何在乙太網晶片W5200中實現FTP用戶端

WIZnet 微知納特 :

該文章詳細描述了W5200晶片驅動中使用基本的TCP socket應用程式介面實現FTP用戶端的所有步驟。

IAR 5.41是用來編譯該FTP用戶端應用筆記的軟體。W5200E01-M3是用來運行該FTP用戶端應用的板子。

該文檔中提到的所有代碼和檔都可以從以下網址下載：www.wiznet.co.kr/w5200/download

1. FTP用戶端

如同每個標準FTP用戶端的實現，任何FTP連接都有兩個通道，一個會話通道和一個資料通道。會話通道是用來交換FTP伺服器和用戶端之間標準的FTP命令。資料通道是用來交換資料（像上傳或下載一個檔）。

需要記住，必須創建兩個到FTP伺服器的TCP請求。一個TCP請求用於會話通道創建，另一個用於資料通道創建。

遵循下麵的程式來建立FTP用戶端。請參閱下面一節的應用實例。

1> 創建一個TCP伺服器監聽一個特定的埠。該伺服器將被用做資料通道（來自FTP伺服器的入口資料連接）。

2> 執行一個TCP客戶機請求，該TCP客戶機請求通過埠21到任何FTP伺服器。這將用作會話通道。

3> 在成功創建連接後，給出需要的登錄認證資訊（使用標準的FTP命令）來連接FTP伺服器。伺服器將回復登錄成功的提示。

注意：考慮到記憶體大小和常用命令，該應用筆記只支援ls，cd，put，get和bye。其他命令不支持。

4> 根據FTP標準，如果必須執行任何相關資料的操作，則需要在一個新的資料通道中執行（來自FTP伺服器的入口資料）。因此實現/創建該資料連接，FTP用戶端需要提供詳細的IP位址和socket，該socket將接收來自FTP伺服器的入口資料。為了達到這些要求，FTP協議建議使用命令“PORT”。（該埠命令有6個參數，前4個參數建立IP地址，後兩個參數建立通訊連接埠）

5> 如果FTP伺服器針對發出的埠命令返回一個成功消息，連接已準備好資料通信了。

6> 執行任何資料相關的FTP命令時，FTP伺服器初始化一個入口資料通道到TCP伺服器，該TCP伺服器在W5200中處於監聽模式下。FTP伺服器使用埠命令提供的資訊來初始化該資料連接。

7> 在資料傳輸結束後，FTP伺服器將關閉該資料通道。

8> 為了以後相關資料的活動，通過發出另一個埠命令重新啟用資料通道，再啟用會話通道。