下载文档原格式
用8位单片机实现串口以太网转换器或微控制器()（也称为系统）已经在各个领域得到了广泛的应用。
目前绝大多数系统都是以MCU为核心，与一些监测、伺服、指示设备协作实现一定的功能。
以太网是当今最受欢迎的局域网之一，现已成为社会重要的基础信息设施之一, 是信息流通的重要渠道，假如嵌入式系统能够衔接到Internet上面，则可以便利、低廉地将信息传送到几乎世界上的任何一个地方。
将嵌入式系统与Internet相连的主要困难在于：Internet上面的各种通信协议对于存储器、运算速度等的要求比较高，而嵌入式系统中除部分32位处理器以外，大量存在的是8位和16位MCU，支持TCP/IP等Internet协议将占用大量系统资源，从而影响原来的功能或根本不行能实现。
本文按照所做项目需要,用8031单片机和RTL8019AS网卡实现了RS485串口设备数据文件通过以太网传输到远端计算机的功能。
1 串行通讯串行通讯在通讯领域被广泛应用。
标准的RS232接口已成为计算机、计算机外设、交换机和许多通讯设备的标准接口。
在我国工业的应用中，RS-485、RS-422用法最为普遍。
在串行接口衔接中，按衔接方式可分为面对衔接和无衔接。
无衔接原理比较容易，通讯双方无握手过程。
一方如有数据需要发送，则立刻通过串行接口发送出去，另一方被动接受。
该方式能够达到较高的通讯速率，但不能保证数据传输的牢靠性，只用于一些对数据牢靠性要求不高的场合，如语音、图像等。
而面对通讯过程则不同，在甲方有数据发送哀求时，则向乙方发送“哀求发送数据”指令。
乙方收到后，如预备就绪，则回送确认信息。
甲方得到乙方确实认后方可发送数据。
在大多数状况下，乙方要对收到的数据举行校验，校验正确发送“通讯终止”指令，否则可发送“重发”指令。
面对衔接的串行通讯过程实践起来通常要复杂得多，通常用于数据文件的传输。
2 以太网的物理传输帧标准IEEE802.3帧结构有七部分组成，如表1所示。
⼀个⾮常简单的单⽚机连接以太⽹的解决⽅式
最近⼀直在看单⽚机联⽹相关的⽅案，简单了解了⼀下⼤部分⼈都是⽤的⽹络芯⽚去做
的，⽐如DM9000、CH395、W5100/W5500之类的。
这种⽅式需要做⼀定量的单⽚机⽹络开
发，虽然像CH395、W5100这类的芯⽚已经不需要考虑TCP/IP⽹络协议栈了，但单⽚机开发还
是需要做的。
今天在逛论坛的时候偶然发现⼀个⾮常简单的单⽚机联⽹⽅式，也是通过类似芯
⽚实现的，但是不同的，这是纯硬件的解决⽅案，不需要单⽚机开发，直接画图打板就能⽤。
后来查了⼀下，⽹上已有这种模块买，只不过是多颗芯⽚组合使⽤的，成本也较⾼。
这颗
芯⽚型号为CH9121，可以把串⼝的数据直接发送到以太⽹，实现以太⽹连接，⽆需编程，纯硬
件解决⽅案。
优点在于：⽆需开发即可让单⽚机联以太⽹，实现以太⽹数据传输，纯硬件电路，实现很
简单。
逆势在于：CH9121是将串⼝数据透传到⽹⼝，所以⽆法对数据格式进⾏重新打包，但不是
特殊应⽤都应该还好。
送上芯⽚资料，⼤家可以看⼀下： CH9121DS1.PDF (127.96 KB, 下载次数: 43)。
基于51单片机的网络通信接口设计摘要:文章将TCP/IP协议嵌入通用8位单片机中,通过单片机控制网络芯片RTL8019AS实现了低端单片机的Internet接入。
文中给出系统硬件原理框图和有关实现TCP/IP协议的程序处理流程图,对系统的软硬件架构做了阐述,并详细的介绍了硬件电路的连接,分析了实现TCP/IP通信的硬件原理,使普通的8位单片机具有了互联网络的接入功能。
关键词:单片机;TCP/IP协议;通信协议;开放互联系统随着信息技术的飞速发展,特别是3C(计算机、通讯、消费电子)合一的加速发展和互联网的迅速普及,常常使用CAN总线、RS-232和RS-485串行通信、IIC 和IIS等总线实现多个系统之间的数据传输与交换以及互联,通过这种总线互联的方式进行通信不仅受到信号传输距离限制,而且只有很少与之有关的通信协议,即使有也是孤立于Internet之外。
若将系统接入Internet则可以实现远程数据采集、监控和诊断;并可以成为网络共享资源的一部分,而且还可以访问Internet上的资源。
由于以太网进行通信一般都基于TCP/IP协议,整个网络只需要有底层通讯协议就能够满足系统要求,并且便于和Internet实现互联。
TCP/IP协议是一个庞大的协议簇,对系统资源消耗比较大,如何在RAM较小的单片机系统上实现TCP/IP协议成为以太网应用于单片机系统的难点。
因为用在低端单片机系统中一方面要占用大量的内存,另一方面容易造成系统不能实时响应。
因此我们可以使用由台湾Realtek公司生产的高度集成以太网控制器芯片RTL8019AS。
1系统硬件接口设计实现Internet接入的方案很多,如PC网关+专用网、EmWare的EMIT技术、集成了网络控制器的微处理器、低端单片机+网卡芯片相结合等。
上述方案中以“低端单片机+网卡芯片”实现Internet接入最为经济、简单;其原理是用单片机加载TCP/IP协议控制以太网网卡进行数据传输,从而实现与以太网进行通信。
8路TTL串口转以太网串口服务器芯片产品简介EBT3002串口服务器芯片简介EBT3002以太网芯片是实现8路TTL串口数据与以太网数据互相转换的以太网串口服务器芯片;该以太网芯片具有多种Modbus网关模式以及TCP/DUP/MQTT/HTTP物联网网关模式，可满足各类串口IO联网设备与PLC设备的联网功能。
以太网芯片采用采用LQFP100封装，便于用户集成。
8路串口转以太网芯片的功能特点：●支持10M以太网接口;采用LQFP100标准封装；●支持配置工具、AT指令2种配置方式;服务器模式支持多路Socket连接；●波特率支持2400～115200bps，支持多种校验方式；●支持可配置的域名解析服务，即DNS；●支持超时重启功能，时间可自定义；●支持短连接功能，短连接间隔时间自定义；●支持串口缓存清理功能；●支持硬件恢复出厂设置；●支持在线升级，方便用户功能定制；●支持多种注册包与心跳包发送，比如连接发送MAC、连接发送自定义数据等；●支持DHCP动态获取IP、子网掩码、默认网关、DNS服务器地址；●支持多种工作模式TCP客户端、TCP服务器、UDP客户端、UDP服务器、MQTT客户端、HTTP客户端；●支持8路同时开启服务器，支持16个客户端动态分配，单服务器支持9个客户端接入；●支持多种Modbus网关，可实现RTU设备的主动上报，支持Modbus TCP协议与Modbus RTU协议的互转，可配置为存储型模式自动采集设备数据，也可以使用一问一答的多主机模式；●支持MQTT网关功能，快速接入阿里云与标准MQTT3.1.1服务器(OneNET、百度云、华为云等）；●支持Modbus数据主动上报TCP透明传输服务器、MQTT服务器等；●支持HTTP客户端模式，使用HTTP 1.1协议，可配置为GET、POST两种请求方式；●可采用TCP/IP直接通讯或者通过“虚拟串口”连接通讯。
以太网串口服务器芯片模块参数EBT3001以太网串口数据转换芯片推荐工作电压：2.1V～3.6V（DC）串口电平：TTL电平（3.3V）配置方式：Web、配置工具、AT指令串口波特率：1200～230400bps（默认115200）产品尺寸：5*5mm产品简介：EBT3001以太网芯片是实现TTL串口数据⇌以太网数据转换的串口服务器芯片；具有多种Modbus网关模式以及MQTT/HTTP物联网网关模式，可满足各类串口设备/PLC的联网功能。
单片机的以太网连接方式2009-08-27 10:48本博客页内容将与设计过程同步本设计将以VRS51L3074单片机为基础阐述一种单片机连接以太网的方式。
通过这种方式，可以使单片机成为计算网络中的一个终端，从而方便地扩展、高速地通讯。
设计计划：2009年8月25日前完成选型工作，读懂资料，并绘制出相应的电路原理图2009年8月28日前完成网络连接模块的PCB板设计2009年9月7日前将单片机上基础软件部分调通2009年9月10日前完成该通讯模块的软硬件功能设计2009年9月20日前完成整体方案的性能测试，并提交相关测试文档本博客页内容将与设计过程同步本设计基于CP2200单芯片以太网微控制器及VRS51L3074高速8位单片机，以实现单片机访问以太网功能。
以太网作为现代主要的数据传输方式，以其高速性和很高的数据稳定性，已经从个人计算机到智能设备深入到世界的每个角落。
作为现在用量最大、普及程度最高的8位单片机，其加入以太网络进行数据传输已经是大势所趋。
现代的新型1T8051类型的单片机，如RAMTRON公司的VRS51L3074单片机，已经能够提供足够的资源和速度以应对以太网对硬件的需求，这为8位单片机参与到以太网中奠定了良好的基础。
作为本次设计的核心控制基础，先介绍下VRS51L3074高性能51系列单片机。
VRS51L3074系列单片机是RAMTRON公司推出的一款1T的8051系列单片机。
该款单片机性能优越，因其每个时钟周期就是一个系统周期，故而其可以工作在40MIPS的指令速度下，从速度上说，该单片机是可以用于小规模数据处理；该款单片机有256B+4KB的RAM；值得一提的是，在单片机内还集成了8KB的FRAM（铁电存储器），这是其他系列单片机所不具备的，这能够大大提升单片机的数据静态存储效能；该款单片机拥有完整的JTAG接口，可用于在线编程和在线调试，给开发带来很大的方便；其具备SPIBUS和SMBUS(IIC)总线，可独立地进行单片机与外围设备之间的串行通信；该单片机拥有丰富的外中断接口和时钟信号接口及PWM输出，在时间精度控制方面可以做到卓越的效果；其内部集成WatchDogTimer，加上其工业级的工作温度，使其在恶劣环境下也能正常工作。
0 引 言随着网络和通信技术的发展，越来越多的仪器设备采用了以太网通信的方式。
使用以太网通信不仅通信距离远、速度快、可靠性高，而且利用已有的网络资源不必重新布线，因此安装和使用更加方便。
本文实现了一种使用8位51单片机控制以太网接口芯片RTL8019AS ，完成以太网通信的解决方案。
试验证明该方案具有成本低、使用简单、运行稳定的优点。
1 硬件设计硬件原理图如图1所示，单片机采用STC89C58RD+，拥有32K FLASH 和16K E 2PROM 。
由于8位单片机的内存相当小，因此使用了74HC573（地址锁存器）和62256（扩展存储器芯片）来扩展系统的RAM 。
REALTEK 公司的RTL8019AS 以其优异的性价比，成为目前单片机以太网系统的首选以太网接口芯片。
该芯片符合IEEE802.3 10Base2和10BaseT 标准，具有自动奇偶检测和纠错功能，是高度集成的10M 全双工两倍频带宽的以太网芯片，它支持JUMPER 和JUMERLESS 模式的即插即用，支持8条IRQ 总线，16条基本总线，16或32或64字节BROM 和闪存接口，内部包含16K 的SRAM 。
PM34-1006M 是网络变压器，负责进行电平转换并排除网络干扰信号，最后通过RJ45接口连入以太网。
一种8位单片机实现以太网通信的解决方案孟涛，王福虎，倪慧珍（中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北 邯郸，056027）摘要: 本文实现了一种使用8位51单片机控制以太网接口芯片RTL8019AS，完成以太网通信的解决方案。
实践证明该方案具有成本低、使用简单、运行稳定的优点，特别适合应用在远程通信的小型控制和数据采集设备上。
关键词: 8位单片机；以太网；TCP/IP；RTL8019AS 中图分类号：TP393.11文献标识码：AAn Ethernet Communication Solution with 8-bit MCUMeng Tao, Wang Fu-hu, Ni Hui-zhen(The 718th Research Insitute of CSIC, Handan 056027, China)Abstract : A new solution of Ethernet communication is brought forward in this paper which uses 8-bit 51 single chip microcomputer to control RTL8019AS. It is proved to have several advantages, such as low cost, easy application and stable running. This solution fits your application especially in small controller and data acquisition equipment which needs long-distance communication.Key words: 8-bit single chip microcomputer, Ethernet, TCP/IP, RTL8019AS舰 船 防 化2008年第5期，28~32 CHEMICAL DEFENCE ON SHIPS No.5, 28~32图1中，RTL8019AS工作于8位跳线模式，数据线SD0～SD7与8位单片机（51系列）的数据线（P0.0～P0.7）相连，地址线SA0～SA15与扩展存储器62256的地址线（A0～A15）相连，其中SA9接A15，SA15接A9，SA16～SA19接地。
网卡读写信号IORB和IOWB分别连接单片机的RD脚和WR脚，RTL8019AS 的基地址为8040H。
2 协议分析单片机要接入以太网，一个重要的部分就是在单片机上面实现TCP/IP协议栈，但是现在一般的TCP/IP 协议栈的实现代码通常并不为单片机所设计，并且程序庞大、协议复杂。
对于单片机这样RAM和ROM资源相当有限的处理器来讲并不适合。
所以要对TCP/IP 协议进行分析，尽量删减无关的或者不重要的协议。
TCP/IP协议通常被认为是四层协议系统：链路层（或者是网络接口层）、网络层、运输层、应用层。
其中链路层的ARP协议，网络层中的IP协议和ICMP 协议，运输层的TCP协议是必不可少的。
以太网设备并不识别32位的IP地址，只能识别厂方提供的网卡唯一标志——48位的MAC地址，ARP 协议就是试图确定这两种地址映像的协议，它负责把目的地址转换成以太网MAC地址。
IP协议并不保证数据传输过程的正确性，它提供一种无链接的、不可靠的网络服务。
TCP协议通过三次握手方式进行连接和释放。
它为不可靠的网络服务提供端到端的可靠字节流。
它还能提供紧急数据功能。
ICMP协议在这里只作为与其他主机交换错误报文。
其他协议由于空间的限定就不予考虑。
拥有了这些协议就可以保证单片机以太网通信的成功进行[1]。
3 ZLIP在51单片机上的移植2008年第5期一种8位单片机实现以太网通信的解决方案· 29 ·图1 硬件原理图Fig.1 Hardware schematic diagramZLIP是一种针对51单片机和KeilC51编译器自身特点设计的TCP/IP协议栈，非常适合于在51单片机上实现，并且它具有应用简单，兼容socket接口等特点。
3.1 应用层接口函数TCPSocket()。
函数原型：socket xdata * TCPSocket(IP_ADDR ScrIP)。
功能：申请一个套接字。
ScrIP是这个套接字的本地IP地址。
返回socket类型指针，如果申请失败返回NULL。
TCPConnect()。
函数原型：BOOL TCPConnect(socket xdata * pTCB, IP_ADDR DestIP, WORD DestPort,void (code * recv)(void xdata * buf,WORD size),void (code * close)(socket xdata * pSocket))。
功能：向IP地址为DestIP的服务器的DestPort端口发起连接。
参数recv和close用于设置当接收到数据包和对方要求关闭TCP连接时应该调用的回调函数指针。
连接成功返回TRUE，否则返回FALSE。
TCPSend()。
函数原型：BOOL TCPSend(socket xdata * pTCB,void xdata *buf,WORD DataSize)。
功能：发送数据。
发送数据的TCP连接是套接字指针pTCB对应的连接，发送的数据的起始地址为buf，大小为DataSize。
发送成功返回TRUE，否则返回FALSE。
TCPSendEx()。
函数原型：BOOL TCPSendEx(socket xdata * pTCB,struct SMemHead xdata *MemHead) 。
功能：快速发送数据。
在使用TCPSend函数时，你首先需要将数据放入buf指向的内存中，然后调用TCPSend函数，接着该函数会将buf指向的内存区数据拷贝到TCP缓冲区中。
使用TCPSendEx 时你首先用TCPAllocate(DATA_SIZE)获得一个TCP缓冲区，然后直接将数据放入TCP缓冲区中，从而比TCPSend函数少一次数据拷贝，提高发送速度。
参数：发送数据的TCP连接是套接字指针pTCB 对应的连接，发送的数据放在TCP缓存MemHead中。
发送成功返回TRUE，否则返回FALSE。
TCPListen()。
函数原型：BOOL TCPListen(socket xdata *pTCB,WORD ScrPort,void (code * accept)(socket xdata *pNewTCB)) 。
功能：使用套接字pTCB在ScrPort端口监听。
参数accept是当有客户端向这个监听端口连接成功时调用的回调函数指针。
TCPClose()。
函数原型：void TCPClose(socket xdata *pTCB)。
功能：我方主动关闭连接时调用TCPClose函数，它将要求关闭套接字pTCB对应的连接。
TCPClose返回以后这个TCP连接可能保持，因为另一方还没有发起关闭请求。
TCPAbort()。
函数原型：void TCPAbort(socket xdata *pTCB)。
功能：当使用完这个套接字以后，调用TCPAbort，将这个套接字释放，还给系统[2]。
3.2 使用方法在KeilC51环境下使用ZLIP时，在程序中需要完成以下几个步骤：1）首先设置一个25ms的定时中断函数，在中断函数中调用NetIfTimer()、 ARPTimer()和TCPTimer()三个函数。
2）写OnReceive函数，它应该有如下的参数和返回值，函数名可以任意：void OnReceive1(void DT_XDATA * buf,WORD size) REENTRANT_MUL在使用TCPConnect函数时，OnReceive1将作为TCPConnect函数的一个参数，也就是设置该socket的接收函数。
当TCP连接接收到对方数据时，将自动调用OnReceive1函数。
buf指向接收的数据，size是接收的数据量的大小。
你可以在OnReceive1中处理接收的数据。
当程序中有多个TCP连接同时存在时，你需要· 30 ·舰船防化2008年第5期给每个连接准备一个OnReceive函数。
3）写OnClose函数，它应该有如下的参数和返回值，函数名可以任意：void OnClose1(socket DT_XDATA * pSocket) REENTRANT_MUL类似于OnReceive函数，当TCP连接的另一方首先向我方发起关闭连接的请求时，系统将自动调用OnClose函数。
pSocket指向将要关闭的socket。
如果你想立即关闭这个连接则在OnClose函数中调用TCPClose函数。
当程序中有多个TCP连接同时存在时，你需要给每个连接准备一个OnClose函数。
4）写OnAccept函数。
如果程序中用到TCPListen函数监听某端口，这时需要写OnAccept函数。
它应该有如下的参数和返回值，函数名可以任意：void OnAccept1(socket DT_XDATA *pNewSocket) REENTRANT_MUL当一个正在listen的socket接受了对方的连接以后将会自动调用该函数。
