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用MSP430實現(xiàn)的嵌入式因特網終端設計
【摘 要】本文詳細描述了用TI公司的MSP430單片機實現(xiàn)嵌入式因特網終端的設計，包括硬件和軟件兩大部分。MSP430微控制器控制以太網控制器CS8900A實現(xiàn)本地局域網的功能，通過TCP/IP協(xié)議提供與因特網進行連接的應用接口，使用該應用接口，可以建立新的任務或改變現(xiàn)有的任務，實現(xiàn)與因特網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。
【關鍵詞】因特網；MSP430；終端；以太網；TCP/IP
1. 介紹
計算機通信系統(tǒng)尤其是因特網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，上網不再是個人電腦和網絡工作站的專利，很多用微控制器（或稱單片機）控制的嵌入式系統(tǒng)也成為了因特網網絡節(jié)點中的一員，通常，這種嵌入式系統(tǒng)可稱為嵌入式因特網終端。試想，如果通過網頁瀏覽器，能夠完成對遠處的微控制器控制，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力的發(fā)展。打個比方，如果通過辦公室的一臺連接到因特網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，其突出的特點是強調低功耗，非常適用于各種低功率要求的應用，有多個系列和型號。由于其性價比比較高，所以，被廣泛應用于家居自動化，醫(yī)療設備，安防系統(tǒng)，樓宇控制系統(tǒng)等許多領域當中。本因特網終端設計方案中使用的MSP430F149是TI公司于2000年增加的MSP430F1X中的一員。
2. 協(xié)議基礎
ISO（Internet Standard Organization，國際標準組織）于1981年提出了OSI（Open System Interconnect，開放系統(tǒng)互連）七層網絡模型。七層網絡模型的最大優(yōu)點是將服務、接口和協(xié)議這三個概念明確地區(qū)分開來：服務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，而協(xié)議涉及如何實現(xiàn)本層的服務。
因特網采用的四層網絡模型是OSI七層網絡模型的一個子集，其具體的四層：應用層、傳輸層、因特網層和網絡層，圖1為因特網的四層網絡模型與OSI七層網絡模型的對應關系圖。因特網模型通過數(shù)據(jù)分段(Segment)中的序列號保證所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以在遠端按照正常的次序進行重組，而且通過確認保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴?/p>
圖1 OSI七層協(xié)議與因特網四層模型的對應關系
2.1 以太網（Ethernet）[1]
以太網是目前用得最廣泛的一種局域網，它在因特網四層網絡模型當中，屬于網絡層。以太網網絡中的每個節(jié)點具有相同的訪問網絡的權利，它們之間對網絡占用是通過具有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問( CSMA/CD )的方法來實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)采用曼徹斯特編碼，網絡中的連接一般采用雙絞線或同軸電纜。以太網中每個節(jié)點具有一個48位、唯一編號的地址。每幀數(shù)據(jù)的最大長度為1518個字節(jié)，第一個48位為目標地址，第二個48位為數(shù)據(jù)源地址，然后是2個字節(jié)的數(shù)據(jù)幀類型值，在數(shù)據(jù)幀的最后，自動生成4個字節(jié)的循環(huán)冗余碼校驗（CRC）值，用于保證數(shù)據(jù)幀的完整性。
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