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基于AVR高速单片机的以太网络终端设计

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摘要

第1章 绪论

1.1 单片机与网络通信概述

1.2 选题背景及其意义

1.3 单片机与网络通信的发展现状

1.3.1 单片机的发展趋势

1.3.2 国内外单片机系统的网络化开发现状

1.4 本文所做的工作

1.5 本论文章节安排

第2章 ISA接口网络芯片的应用

2.1 引言

2.2 RTL8019AS网络控制芯片简介

2.2.1 RTL8019AS网络控制器的特点

2.2.2 RTL8019AS的封装

2.3 基于RTL8019AS的成套方案介绍

2.3.1 Ethernet方案简介

2.3.2 实时操作系统

2.4 RTL8019在单片机系统下的工作原理

2.4.1 硬件原理

2.4.2 驱动原理

2.4.3 小结

第3章 基于ENC28J60的网络接口电路

3.1 引言

3.2 ENC28J60器件简介

3.3 ENC28J60与AVR单片机的硬件部分

3.3.1 ENC28J60与ATmega16的连接

3.3.2 SPI传输技术简介

3.3.3 网络变压器

3.3.4 RJ45端口介绍

第4章 ENC28J60以太网接口的驱动程序设计

4.1 引言

4.1.1 软件开发思路

4.1.2 定义ATmega16L输入/输出端口

4.2 AVR对ENC28J60的操控程序设计

4.2.1 ENC28J60存储器概述

4.2.2 ENC28J60控制寄存器

4.2.3 ENC28J60的控制寄存器驱动程序设计

4.2.4 PHY模块的驱动设计

4.3 数据缓存模块驱动程序设计

4.3.1 以太网缓冲器概述

4.3.2 太网缓冲器的驱动设计

4.4 ENC28J60的初始化设置

4.4.1 初始化流程

4.4.2 初始化接收缓冲器

4.4.3 MAC初始化设置

4.4.4 PHY初始化设置

4.4.5 小结

4.5 发送和接收数据包

4.5.1.以太网相关知识

4.5.2 数据收发的驱动程序

第5章 ENC28J60的实际应用方案

5.1 TCP/IP协议簇的实现方法

5.2 uIP协议栈简介

5.2.1 uIP协议栈的特征

5.2.2 uIP架构

5.2.3 uIP在avr单片机上移植

第6章 结论和展望

6.1 全文总结

6.2 论文成果

6.2 突出特点

6.3 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢

作者简介

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摘要

近年来,随着计算机通信技术、电子信息技术和多媒体技术的飞速发展,Internet网络日益成为人们日常生活中必不可少的工具。信息家电,智能化仪表等需要与Internet连接的非PC设备越来越多,而在这些非PC设备中,以8位单片机为核心的嵌入式设备,又占了绝大部分。可以说嵌入式设备的通信已经成为计算机世界的一项热门技术,倍受工业界和高等院校的关注。对8位单片机这类低端芯片所组成的网络终端,国内外曾有过一些51单片机连接以太网的研究,但是由于51单片机的性能不佳,实用性不高,难以成为典型应用方式。而avr单片机以其优良的性能低廉的价格,大有全面替代51系列单片机的势态,因此研究一款基于AVR单片机的网络终端,更加具有现实意义。
  本论文在总结现有应用的基础上,设计了一套基于ATmega16单片机接入Internet的开发方案,从而为实现8位单片机的网络接入提供了新的选择。通过对RTL8019AS和ENC28J60两种以太网控制芯片进行详尽的介绍,展示了该类网络终端底层驱动的工作原理。由于ATmega16的性能相对低端,设计摒弃了嵌入式实时操作系统,而作为硬件驱动与上层网络应用程序之间的连接,uIP协议栈的引进移植,使得该方案能够运行TCP/IP等大多数的网络协议,从而使该系统的网络功能得以齐备。在使用C语言为ENC28J60编写驱动程序时,通过对源代码的注解,使得开发思路及过程展示的更为透彻,为同类研究提供了“亲临现场”般的范例。
  本论文通过大量查阅资料,对构成基于8位机的网络终端,所涉及的各种主要器件,进行讨论,从其工作原理、性能,易用性等全方位考量。通过选择更适合的搭配、优化本论文的设计。在对ATmega16单片机的软件开发中,使用C语言,完成了对ENC28J60驱动程序的设计。
  基于ATmega16与ENC28J60的网络终端,在实际生产生活中,用途广泛,造价低廉,理论传输速率达10Mbit/s,可适用于如:远程控制,数据采集等数据量不是特别大的网络工作。甚至,在不额外增加存储器的情况下,可以存储由html编写的简单网页,用以实现WebServer功能,以方便IE浏览器可以远程访问该控制器。特别适合网络家电等实用新产品的开发。同时,由于ATmega16是ATmega系列中较低端产品,而同系列的AVR单片机中,管脚更多,内部存储空间更大的高端型号,也可以很容易的套用本论文的软硬件设计,从而使本设计升级为更高性能的网络终端。

著录项

  • 作者

    潘宁;

  • 作者单位

    华北电力大学;

    华北电力大学(北京);

  • 授予单位 华北电力大学;华北电力大学(北京);
  • 学科 电子与通信工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 廖斌,王雨树;
  • 年度 2013
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TP393.11;
  • 关键词

    AVR单片机; 终端设计; 以太网络; 控制芯片; 驱动程序;

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