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基于ENC28J60的嵌入式网络服务终端的设计与实现

作　者: 王冠然
导　师: 李金宝
学　校: 黑龙江大学
专　业: 软件工程
关键词: 嵌入式网络微控制器以太网控制器网络协议
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

嵌入式网络服务终端是用一款廉价的微控制器,搭配上网络控制器以及相关的外围电路,组成一个网络服务终端,可以通过Internet实现对处理器芯片所控制的外围器件进行远程的控制监测和信号采集等功能。利用现有的网络,无需额外架设线路,可以应用在网络显示屏、工业控制、医疗监控、家电仪表信息采集以及物联网数据传输等领域。本文研究的整个系统以8位微控制器为主处理器,通过程序直接驱动网络控制器ENC28J60,通过IIC协议传输的EEPROM做为存储网页的存储设备。并可通过液晶显示器显示系统IP及传送的数据等相关信息,还可以用PC机上的超级终端通过串口对系统的IP,网关,子网掩码等进行配置。完成后的终端支持HTTP、TCP/IP、UDP、FTP等常用网络协议,支持PING命令并可给予响应,可以通过IE直接浏览存放在存储器中的网页,并可通过网页查看两路热敏电阻的A/D转换值,还可以能过网页上的按钮控件来控制系统上的两个LED的亮灭,从而实现远程数据采集和远程控制等功能。本设计完成了对系统的需求分析,各模块的功能分析,硬件应用电路的设计及实现,网络控制器驱动程序的编写,相关网络协议的在嵌入式系统上的移植,以及整个系统的联机调试及测试等工作。测试结果表明本设计完成了嵌入式网络服务的基本功能,证明了该系统的可行性,达到了预期目标。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-14
  1.1 嵌入式网络服务终端的背景  8
  1.2 嵌入式网络服务的基础  8-11
  1.3 国内外同类课题研究现状及发展趋势  11-12
  1.4 本论文的主要内容  12-14
第2章系统需求分析  14-18
  2.1 硬件系统需求分析  14-15
  2.2 软件系统需求分析  15-18
第3章硬件系统设计与实现  18-28
  3.1 微控制器模块相关电路的设计与实现  18-20
  3.2 以太网控制器ENC28J60 相关电路的设计与实现  20-22
  3.3 存储器24LC256 相关电路设计与实现  22-24
  3.4 液晶显示器1602 相关电路设计与实现  24-26
  3.5 本系统涉及到的其他电路  26
  3.6 本章小结  26-28
第4章底层软件系统设计与实现  28-42
  4.1 开发环境MPLAB IDE V8.50 简介  28-29
  4.2 编译器MPLAB C18 简介  29-30
  4.3 ENC28J60 驱动程序设计与实现  30-33
    4.3.1 初始化接收缓冲器  31
    4.3.2 初始化发送缓冲器与接收过滤器  31
    4.3.3 OST 的等待  31
    4.3.4 初始化设置MAC  31-33
    4.3.5 PHY 初始化设置  33
    4.3.6 软件的调试与验证  33
  4.4 SPI 通信程序设计  33-36
  4.5 单片机与PC 机串口通讯  36-38
    4.5.1 USART 简介  36-37
    4.5.2 USART 的设置过程  37-38
    4.5.3 串口通信的测试  38
  4.6 EEPROM 读写程序的设计与实现  38-42
    4.6.1 IIC 协议简介  38-40
    4.6.2 EEPROM 的读写程序的实现  40-41
    4.6.3 EEPROM 读写的测试  41-42
第5章网络协议程序的设计与实现  42-59
  5.1 数据包格式  42-45
    5.1.1 前导字段/帧起始定界符  42-43
    5.1.2 目标MAC 地址  43
    5.1.3 源MAC 地址  43
    5.1.4 类型/长度字段  43-44
    5.1.5 数据字段  44
    5.1.6 填充字段  44
    5.1.7 CRC 字段  44-45
  5.2 OSI 七层网络模型介绍  45-48
    5.2.1 物理层  45
    5.2.2 数据链路层  45-46
    5.2.3 网络层  46
    5.2.4 传输层  46
    5.2.5 会话层  46-47
    5.2.6 表示层  47
    5.2.7 应用层  47-48
  5.3 TCP/IP 协议程序的设计与实现  48-52
  5.4 ARP/RARP 协议程序的设计与实现  52-54
  5.5 ICMP 协议程序的设计与实现  54-55
  5.6 UDP 协议程序的设计与实现  55-57
  5.7 HTTP 协议程序的设计与实现  57-59
第6章系统测试  59-64
第7章结论  64-65
参考文献  65-68
致谢  68

基于ENC28J60的嵌入式网络服务终端的设计与实现

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