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基于MC9S12NE64的嵌入式Web Server的设计与实现

2020-12-06阅读(721)

基于MC9S12NE64的嵌入式Web Server的设计与实现

论文摘要

随着Internet技术和嵌入式系统的迅猛发展,嵌入式Internet在各领域得到了越来越广泛的应用。飞思卡尔公司于2004年推出了一款S12系列16位的芯片——MC9S12NE64,该芯片内部集成了以太网控制模块(EMAC)和以太网物理层驱动模块(EPHY),兼容IEEE 802.3标准。与通用的网卡芯片一样,该芯片的工作模式支持10Mbps/100Mbps速率,全双工/半双工工作模式,并且具有自适应功能,可以满足不同物理环境的要求。可与第三方TCP/IP协议栈相匹配,同时CPU速度可达50MHz,还有8KB的片内RAM和64KB的片内Flash,并且拥有8路10位ADC模块和各种串行通讯接口(2个UART、1个SPI、1个I2C),可以说MC9S12NE64正是经济的嵌入式网络连接的理想之选。飞思卡尔公司为MC9S12NE64选定了一个开放源代码的协议栈OPENTCP。OPENTCP是一种适用于8位和16位嵌入式处理器的TCP/IP协议栈。本文详细介绍了基于MC9S12NE64的OPENTCP协议栈的移植,包括硬件和软件两大部分。本系统实现了Internet中常用的ICMP、TCP、UDP、HTTP等协议,并且通过GPIO、UART、IIC及A/D接口连接简单外设如测温芯片和E2PROM,并且实现了网页的CGI功能,从而支持网页动态刷新。用户可以直接通过PC机中Web浏览器就可以对连接在MC9S12NE64上的外部设备进行远程监控。这样本文就为一些简单的外设接入Internet提供了一种无需额外PC机或网关设备的解决方案。这种低成本、高性能的方案,具有可靠、灵活的特点,适用于通信速率不太大且需要接入Internet的自动化设备。实验表明,该系统数据传输稳定,可靠性高,能满足系统的基本要求,具有广泛的应用前景。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第1章 引言
  • 1.1 嵌入式Internet概述
  • 1.2 嵌入式Web Server概述
  • 1.3 课题的提出
  • 1.4 课题研究的主要内容及意义
  • 1.5 论文组织结构
  • 第2章 嵌入式WEB SERVER系统的总体设计
  • 2.1 嵌入式Web Server系统的目标
  • 2.2 嵌入式Web Server系统的总体方案
  • 2.3 嵌入式Web Server系统的硬件设计
  • 2.4 芯片MC9S12NE64的特点
  • 2.5 嵌入式Web Server系统的软件设计
  • 第3章 网络接口层的设计与实现
  • 3.1 以太网媒体访问控制器（EMAC）
  • 3.1.1 EMAC的主要性能
  • 3.1.2 EMAC的内部结构
  • 3.1.3 EMAC的外部信号描述
  • 3.1.4 EMAC的寄存器简述
  • 3.2 EMAC功能描述
  • 3.2.1 以太网的帧结构
  • 3.2.2 EMAC的数据接收部件
  • 3.2.3 EMAC的数据发送部件
  • 3.2.4 EMAC的接收/发送缓冲区
  • 3.2.5 EMAC的半双工/全双工工作模式
  • 3.2.6 EMAC的MII管理接口
  • 3.2.7 EMAC的闭环模式和软件复位
  • 3.2.8 EMAC的中断
  • 3.3 EPHY以太网物理层收发器
  • 3.3.1 EPHY的特点
  • 3.3.2 EPHY的结构框图及外部信号
  • 3.3.3 EPHY的内部寄存器简述
  • 3.3.4 EPHY的初始化过程
  • 3.4 TCP/IP协议的网络接口层的软件实现
  • 3.4.1 MC9S12NE64的存储空间设置
  • 3.4.2 MC9S12NE64的模块初始化
  • 3.4.3 MC9S12NE64的EMAC模块和EPHY模块初始化
  • 第4章 TCP/IP协议分析与设计
  • 4.1 TCP/IP原理简述
  • 4.2 网络层协议的分析
  • 4.2.1 ARP协议
  • 4.2.2 RARP协议
  • 4.2.3 IP协议
  • 4.2.4 ICMP协议
  • 4.2.5 网络层协议的设计
  • 4.3 传输层协议的分析
  • 4.3.1 UDP协议
  • 4.3.2 TCP协议
  • 4.3.3 传输层协议的设计
  • 4.4 应用层协议的分析
  • 4.5 嵌入式TCP/IP协议栈的设计方案
  • 第5章 嵌入式系统中TCP/IP协议的实现
  • 5.1 数据的封装
  • 5.2 ARP协议的实现
  • 5.2.1 OPENTCP中ARP协议的高速缓存表
  • 5.2.2 OPENTCP中ARP报文的处理过程
  • 5.3 IP协议功能的简化与实现
  • 5.3.1 IP数据报结构
  • 5.3.2 OPENTCP对IP协议功能的简化
  • 5.3.3 OPENTCP对IP数据报的处理
  • 5.3.4 利用ICMP协议实现PING
  • 5.4 TCP协议的实现
  • 5.4.1 TCP报文结构
  • 5.4.2 TCP建立连接的过程
  • 5.4.3 TCP关闭连接的过程
  • 5.4.4 TCP协议的状态机
  • 5.4.5 OPENTCP中TCP协议的实现
  • 5.5 UDP协议的实现
  • 5.5.1 UDP协议简介
  • 5.5.2 UDP协议的报文格式
  • 5.5.3 OPENTCP中UDP帧的数据结构
  • 5.5.4 OPENTCP中UDP协议的具体实现
  • 5.6 HTTP协议的实现
  • 5.6.1 OPENTCP中HTTP协议的实现
  • 5.6.2 关于页面文件的C代码编译
  • 5.6.3 关于嵌入式WEB SERVER的实现
  • 5.6.4 动态网页的实现
  • 第6章 OPENTCP协议栈的测试
  • 6.1 PING功能的测试
  • 6.2 UDP协议的测试
  • 6.3 TCP协议和HTTP协议的测试
  • 6.4 最终页面的测试
  • 第7章 结束语
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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    • [2].嵌入式TCP/IP协议栈的设计与应用[J]. 电子世界 2017(16)
    • [3].几个主流TCP/IP协议栈介绍[J]. 计算机与网络 2016(16)
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