嵌入式以太网通信技术分析

彭良鹏 史玉明

引言：随着社会的的发展，网络在日常生产生活中应用更加广泛，设备联网，计算机操作已经成为自动化的必然趋势，预示着我国进入到信息时代。常规的网络接入一般采用以太网，随着技术的升级与改良，以太网类型更加多样，嵌入式以太网通信技术在设备连接与通信中发挥了重要作用。本文主要针对嵌入式以太网通信技术进行分分析，探讨嵌入式以太网的实现原理与技术。

随着经济的发展，我国的计算机产业与网络技术也亦步亦趋，设备联网成为行业共识，但是在设备联网与网络接入的过程中也产生了明显的问题，鉴于时代对网络的需求，接入网络设备不断增加，信息流通量大等导致网络接入不稳定，网络堵塞与故障频发，于是新的嵌入式以太网通信技术应用而生，在网络连接中发挥了重要作用。嵌入式以太网技术作为一种新的网络通信连接技术，一经产生，广受好评。本文主要针对S3C4510号嵌入式以太网技术进行分析，探讨其实现原理。

一、嵌入式以太网通信系统硬件分析

以太网分为硬件系统与软件系统，其中以太网通信硬件系统包括以太网控制器与以太网接口，系统采用的以太网专用控制器能够实现嵌入式处理器S3C4510B内置MAC接口，除了以太网控制器与以太网接口外还有物理层收发器芯片，物理层收发器是拥有串行网络接口的单端高速物理收发器，兼具了所有的物理层功能，主要包括物理编码电子层，物理介质接入、基于双绞线物理媒介子层等。如果嵌入式以太网要完成信息的接收与发送，必须通过DMA读写内部的16KBRAM，该RAM具有双端口性，所谓的双端口指的是两套总线共同连接到该RAM上，其中一套总线读或写该RAM，主要是本地DMA，另一套总线是CPU，也负责读或写RAM，其为远程DMA。通过网卡接收DMA上传的数据，然后借助网卡将信息数据发送到以太网，RemoteDMA里的数据在完成启动命令后，在网卡内自动完成，然后提取数据到RAM中。

二、嵌入式以太网软件通信系统软件设计分析

我们前面介绍了嵌入式以太网的硬件系统设计，其实在嵌入式以太网功能的正常发挥中，软件系统也起着重要的作用，是嵌入式以太网进行正常连接与工作的关键技术部分。一般来说，嵌入式以太网的软件系统设计分为几种，主要有以太网驱动程序配置、以太网Socket编码设置等，下面我们针对每一种驱动进行具体分析。

（一）嵌入式以太网通信驱动程序配置

在以太网正常的功能发挥中，特别是实现远程的传输功能，我们首先要对以太网驱动程序进行必要的设置，该系统中采用的板子与S3C4510处理器采用的是ne2000兼容的网卡芯片，因此对于控制流程不需要做任何改动，在必要的时候只需要修改芯片中的寄存器訪问操作，或者是对一些生产厂家所设计的网卡芯片最初设计定义。就目前嵌入式以太网的网卡驱动程序来说采用的都是ne2000的驱动程序，其接入实现方式主要将接收缓冲区置于发送缓冲区之后。

（二）使用Socket编程实现网络通信

嵌入式以太网可以借助Socket编程实现网络通信，其中Socket编程一半被翻译成套接字，简而言之就是网络进程中的固定ID。目前比较常用的Socket编程有两种，一种是流式，一种是数据报式。这两种形式的主要区别在于采用不同的网络协议，其中前者采用的是TCP协议，而后者采用的是UDP协议。如果在准确性完整性要求比较高的情况下，建议选择流式编程技术。流式编程技术由Socket函数调来进行创建。在调用时一般采用bind函数作为其分配地址之一。

网络应用程序包括两大部分，其中一部分是服务器端的应用程序，主要负责对客户端提出的连接请求、客户端信息进行接受与分析，在分析的基础上多客户端提出的传输请求进行处理并解决，向客户端传达一定的应答信息。其中一部分是客户端的应用程序，主要作用是对申请连接到服务器、面向服务器进行信息请求传输，处理服务器发回来的结果信息等信息资料进行分析并处理。

（三）嵌入式以太网的服务器端程序设计分析

在系统中使用GNUC对流式套接字进行编程处理，需要辅助函数库。在服务器程序中使用其通用接口函数编码完成。服务器的程序流程主要遵循这样的过程。首先将服务器的程序启动，创建出监听套接字，发出监听端口请求，监听请求被接听，创建出子进程处理请求，在产生了子进程处理请求后，父进程继续监听端口，此时子进程创建出新的套接字，实现客户端与服务端之间的数据通信，此时连接被断开，双方程序关闭，子进程结束。在此过程中，如果出现建立连接失败的现象，一般会有函数提出错误信息，如果连接成功，双方可以借助send与recv函数调进行发送与接收数据，完成嵌入式以太网的安装连接。如果有断开连接的需求，我们可以调用函数cbse进行真正释放，也可以对套接字相关的系统资源进行调用处理。

结束语

以太网已经有20多年的发展历程，在互联网的连接中发挥着重要作用，是当今互联网中底层连接不可缺少的组成部分。目前来说，嵌入式以太网与IP协议已经成为使用最为广泛的协议。与嵌入式以太网比较起来，其他形式的总线协议，如RS485、RS232等都适用于局部的系统中，其现有的传输距离与应用范围与嵌入式以太网相比差距十分明显。在我国目前控制领域中，远程控制成为重要的控制方式，在控制领域占据重要地位。现有的各种控制一般是以单片机为实际的控制中心，构建嵌入式系统的网络实现了网络与Internet的有效性连接，对于局域网的完善提供了系统保障。

参考文献

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