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用MSP430實(shí)現(xiàn)的嵌入式因特網(wǎng)終端設(shè)計(jì)
【摘 要】本文詳細(xì)描述了用TI公司的MSP430單片機(jī)實(shí)現(xiàn)嵌入式因特網(wǎng)終端的設(shè)計(jì)，包括硬件和軟件兩大部分。MSP430微控制器控制以太網(wǎng)控制器CS8900A實(shí)現(xiàn)本地局域網(wǎng)的功能，通過TCP/IP協(xié)議提供與因特網(wǎng)進(jìn)行連接的應(yīng)用接口，使用該應(yīng)用接口，可以建立新的任務(wù)或改變現(xiàn)有的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)與因特網(wǎng)中其它終端間的通信。在本文中，給出了硬件原理圖，說明了部分模塊的工作流程。
【關(guān)鍵詞】因特網(wǎng)；MSP430；終端；以太網(wǎng)；TCP/IP
1. 介紹
計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)尤其是因特網(wǎng)在日常生活中的作用越來越重要，并且呈加速發(fā)展的趨勢。如今，上網(wǎng)不再是個(gè)人電腦和網(wǎng)絡(luò)工作站的專利，很多用微控制器（或稱單片機(jī)）控制的嵌入式系統(tǒng)也成為了因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的一員，通常，這種嵌入式系統(tǒng)可稱為嵌入式因特網(wǎng)終端。試想，如果通過網(wǎng)頁瀏覽器，能夠完成對遠(yuǎn)處的微控制器控制，并能夠接收到微控制器采集的信號，那將給人們的生活帶來很大的便利和極大地推動生產(chǎn)力的發(fā)展。打個(gè)比方，如果通過辦公室的一臺連接到因特網(wǎng)的電腦和安裝在家里的嵌入式控制器，人們就可以了解到家里或者發(fā)生的一切，那么家居防盜等一系列問題將會等到很好的解決。
MSP430是由于TI（Texas Instruments，美國德州儀器公司）開發(fā)的16位微處理器，其突出的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)低功耗，非常適用于各種低功率要求的應(yīng)用，有多個(gè)系列和型號。由于其性價(jià)比比較高，所以，被廣泛應(yīng)用于家居自動化，醫(yī)療設(shè)備，安防系統(tǒng)，樓宇控制系統(tǒng)等許多領(lǐng)域當(dāng)中。本因特網(wǎng)終端設(shè)計(jì)方案中使用的MSP430F149是TI公司于2000年增加的MSP430F1X中的一員。
2. 協(xié)議基礎(chǔ)
ISO（Internet Standard Organization，國際標(biāo)準(zhǔn)組織）于1981年提出了OSI（Open System Interconnect，開放系統(tǒng)互連）七層網(wǎng)絡(luò)模型。七層網(wǎng)絡(luò)模型的最大優(yōu)點(diǎn)是將服務(wù)、接口和協(xié)議這三個(gè)概念明確地區(qū)分開來：服務(wù)說明某一層為上一層提供一些什么功能，接口說明上一層如何使用下層的服務(wù)，而協(xié)議涉及如何實(shí)現(xiàn)本層的服務(wù)。
因特網(wǎng)采用的四層網(wǎng)絡(luò)模型是OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型的一個(gè)子集，其具體的四層：應(yīng)用層、傳輸層、因特網(wǎng)層和網(wǎng)絡(luò)層，圖1為因特網(wǎng)的四層網(wǎng)絡(luò)模型與OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型的對應(yīng)關(guān)系圖。因特網(wǎng)模型通過數(shù)據(jù)分段(Segment)中的序列號保證所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以在遠(yuǎn)端按照正常的次序進(jìn)行重組，而且通過確認(rèn)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴?/p>
圖1 OSI七層協(xié)議與因特網(wǎng)四層模型的對應(yīng)關(guān)系
2.1 以太網(wǎng)（Ethernet）[1]
以太網(wǎng)是目前用得最廣泛的一種局域網(wǎng)，它在因特網(wǎng)四層網(wǎng)絡(luò)模型當(dāng)中，屬于網(wǎng)絡(luò)層。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有相同的訪問網(wǎng)絡(luò)的權(quán)利，它們之間對網(wǎng)絡(luò)占用是通過具有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問( CSMA/CD )的方法來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)采用曼徹斯特編碼，網(wǎng)絡(luò)中的連接一般采用雙絞線或同軸電纜。以太網(wǎng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有一個(gè)48位、唯一編號的地址。每幀數(shù)據(jù)的最大長度為1518個(gè)字節(jié)，第一個(gè)48位為目標(biāo)地址，第二個(gè)48位為數(shù)據(jù)源地址，然后是2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)幀類型值，在數(shù)據(jù)幀的最后，自動生成4個(gè)字節(jié)的循環(huán)冗余碼校驗(yàn)（CRC）值，用于保證數(shù)據(jù)幀的完整性。
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