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2024年2月24日发(作者:手写二叉树遍历)

1 以太网------EtherNet:

---------------------------参考图解

以太网最早由Xerox(施乐)公司创建,于1980年DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛的局域网,包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网,采用的是CSMA/CD访问控制法,它们都符合IEEE802.3。

IEEE 802.3标准

IEEE802.3规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术,它很大程度上取代了其他局域网标准。如令牌环、FDDI和ARCNET。历经100M以太网在上世纪末的飞速发展后,目前千兆以太网甚至10G以太网正在国际组织和领导企业的推动下不断拓展应用范围。

常见的802.3应用为:

10M: 10base-T (铜线UTP模式)

100M: 100base-TX (铜线UTP模式)

100base-FX(光纤线)

1000M: 1000base-T(铜线UTP模式)

2 UIP协议:

uIP由瑞典计算机科学学院(网络嵌入式系统小组)的Adam Dunkels 开发。其源代码由C 语

言编写,并完全公开,uIP 的最新版本是1.0 版本,本指南移植和使用的版本正是此版本。

uIP协议栈去掉了完整的TCP/IP中不常用的功能,简化了通讯流程,但保留了网络通信

必须使用的协议,设计重点放在了 IP/TCP/ICMP/UDP/ARP这些网络层和传输层协议上,保证了其代码的通用性和结构的稳定性。

由于uIP协议栈专门为嵌入式系统而设计,因此还具有如下优越功能:

1) 代码非常少,其协议栈代码不到 6K,很方便阅读和移植。

2) 占用的内存数非常少,RAM 占用仅几百字节。

3) 其硬件处理层、协议栈层和应用层共用一个全局缓存区,不存在数据的拷贝,且发送

和接收都是依靠这个缓存区,极大的节省空间和时间。

4) 支持多个主动连接和被动连接并发。

5) 其源代码中提供一套实例程序: web 服务器, web 客户端,电子邮件发送程序(SMTP

客户端),Telnet服务器,DNS主机名解析程序等。通用性强,移植起来基本不用修改就可以通过。

6) 对数据的处理采用轮循机制,不需要操作系统的支持。

由于uIP对资源的需求少和移植容易,大部分的8位微控制器都使用过uIP 协议栈,而且很多的著名的嵌入式产品和项目(如卫星,Cisco 路由器,无线传感器网络)中都在使用 uIP协议栈。

3 TCP/IP协议:

TCP/IP是(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写,中译名为传输控制协

议/因特网互联协议,又名网络通讯协议,是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。通俗而言:TCP负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。

从协议分层模型方面来讲,TCP/IP由四个层次组成:网络接口层、网络层、传输层、应用层。TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。OSI(Open System Interconnect)是传统的开放式系统互连参考模型,是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。OSI的七层指的是:物理层、数据链路层(网络接口层)、网络层(网络层IP)、传输层(TCP)、会话层、表示层和应用层(应用层)。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。由于ARPNET的设计者注重的是网络互联,允许通信子网(网络接口层)采用已有的或是将来有的各种协议,所以这个层次中没有提供专门的协议。实际上,TCP/IP协议可以通过网络接口层连接到任何网络上,例如X.25交换网或IEEE802局域网。

4 ENC28J60---以太网控制器:

ENC28J60 是带有行业标准串行外设接口(Serial Peripheral Interface,SPI)的独立以太网

控制器。它可作为任何配备有SPI的控制器的以太网接口。ENC28J60符合IEEE802.3的全部规范,采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制。它还提供了一个内部DMA 模块,以实现快速数据吞吐和硬件支持的 IP 校验和计算。与主控制器的通信通过两个中断引脚和SPI实现,数据传输速率高达10 Mb/s。两个专用的引脚用于连接 LED,进行网络活动状态指示。ENC28J60总共只有28脚,提供QFN/TF。

ENC28J60的主要特点如下:

 兼容 IEEE802.3 协议的以太网控制器

 集成 MAC 和10 BASE-T物理层

 支持全双工和半双工模式

 数据冲突时可编程自动重发

 SPI接口速度可达 10Mbps

 8K数据接收和发送双端口 RAM

 提供快速数据移动的内部DMA 控制器

 可配置的接收和发送缓冲区大小

 两个可编程LED 输出

 带7 个中断源的两个中断引脚

 TTL电平输入

 提供多种封装:SOIC/SSOP/SPDIP/QFN 等

ENC28J60的典型应用电路如图所示:

7 RJ45接口(以太网卡接口):

DTE(数据终端设备)---------只用四条线------------ DCE(数据通信设备)

>>两个类型一样的设备使用RJ45接口连接通信时,必须使用交叉线连接。

>>RJ45与RS422接口类似-----全双工、四线通信,输入与输出各两条线,差分电平。

>>远距离传输普遍使用差分电平--------包括485、422、CAN和以太网。

8 以太网与TCP/IP协议关系:

以太网是局域网的一种,其他的比如还有令牌环、FDDI。和局域网对应的就是广域网,如Internet,城域网等。

从网络层次看,局域网协议主要偏重于低层(业内一般把物理层、数据链路层归为低层)。以太网协议(IEEE 802.3)主要针对数据链路层(只规定MAC—介质访问层和LLC—数据链路层)的定义;而Internet采用的TCP/IP协议主要偏重于中间层(网络层--IP/传输层--TCP),会话层/表示层/应用层属于顶层(底层+中间层+顶层=OSI七层)。

以太网的高层协议既可以是TCP/IP协议、也可以是IPX协议(NetWare)、NetBEUI协议等;反过来,TCP/IP协议既可以运行在以太网上,也可运行在FDDI、WLAN上。

以太网是TCP/IP使用最普遍的物理网络,换句话说,以太网是用户接入Internet最常见的实现方式,而TCP/IP又是Internet采用的协议,因此,以太网+TCP/IP 成为IT行业中应用最普遍的技术。


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