淺談單片機以太網接入方案

單片機的種類繁多，從低端到高端，有以51單片機為代表的8位單片機和以ARM為代表的32位單片機，不同檔次的單片機實現網絡接口的方法不同。對於像ARM等高端處理器一般都可以運行嵌入式操作系統，例如嵌入式Linux。對於無操作系統要求的單片機如何實現網絡接入，我下面將這些方案按TCP/IP協議棧的不同歸結為兩大類：第一類是傳統的軟件TCP/IP協議棧方案；第二類是最新的硬件TCP/IP協議棧方案。下面我就這兩類方案的實現方式進行分析。 1. MAC+PHY方案 所謂的 TCP/IP 協議棧是一系列網絡協議的統稱，不僅包括我們熟知的 TCP 協議和IP協議，還有網絡層的 ICMP（Internet控制報文）協議、IGMP（Internet 組管理）協議、ARP（地址解析）協議，傳輸層的UDP（用戶數據包）協議，應用層的HTTP（超文本傳輸）協議、DNS（域名解析）協議、FTP（文件傳送）協議、SMTP（簡單郵件管理）協議等等。 傳統的以太網接入方案如下圖，由MCU+MAC+PHY再加入網絡接口實現以太網的物理連接，通過在主控芯片中植入TCP/IP協議代碼實現通信及上層應用。 應用這種軟件TCP/IP協議棧方式實現的比較成熟方案有ENC28J60， CS8900A，DM9000，當然也有像 STM32F107 這類（內部自帶MAC）+PHY等方案。 由於軟件協議棧操作需要主控 MCU 不斷地響應中斷，這在很大程度上占用了 MCU的運算/時鐘資源。經過測試發現，單線程操作的情況下，MCU 的運行速度和數據的處理速度僅能滿足需要，但隨著線程增多，MCU 的工作效率直線下降，會嚴重影響通信質量。 代碼量方面，即便是采用輕量級的 TCP/IP 協議棧 LWIP…

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