基于單片機的以太網(wǎng)絡接入系統(tǒng)的實現(xiàn)及網(wǎng)絡性能分析

　　TCP／IP協(xié)議的4層模型中，鏈路層部分由RTL8019AS完成，網(wǎng)絡層和傳輸層由單片機來處理，應用層則根據(jù)需要可以在單片機內(nèi)完成，也可以由單片機轉給用戶或終端設備完成。
　　在單片機的程序處理中，主要有完整的ARP、RARP協(xié)議模塊，UDP協(xié)議模塊，其它協(xié)議根據(jù)需要取舍，完成系統(tǒng)要求，網(wǎng)絡芯片的初始化是必須的，對RTL8019AS各寄存器的配置正確，才能使硬件正常工作。
4．2　用戶終端程序設計
　　為了實現(xiàn)對嵌入TCP／IP的單片機通信系統(tǒng)設備的控制，筆者用VC＋＋6．0在用戶終端PC上編寫一個數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽贸绦颉Ｍǔ２捎肳insock編程，先創(chuàng)建一個套接字，綁定IP地址和端口號，使用UDP數(shù)據(jù)報，與嵌入TCP／IP單片機系統(tǒng)的套接字建立連接，當有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)到達時，VC＋＋響應 Receive（）消息，讀取數(shù)據(jù)并處理；當用戶需要控制嵌入式設備，調(diào)用Send（）函數(shù)發(fā)送控制命令或數(shù)據(jù)。
　　在調(diào)試試驗中，PC機上采用Sniffer軟件來監(jiān)視（或截獲）PC機同單片機之間通信的TCP／IP協(xié)議包數(shù)據(jù)流，測試系統(tǒng)的性能，取得了滿意的效果。
5　系統(tǒng)性能分析　　
　　網(wǎng)絡性能的主觀評價可以用如下的指標來體現(xiàn)：容量、利用率、最優(yōu)利用率、吞吐量、可供負載、精確度、效率、延遲、延遲變化量、響應時間等。網(wǎng)絡性能的最終表現(xiàn)形式就是最終用戶在使用過程中的主觀評價。
　　下面主要從各網(wǎng)絡層對系統(tǒng)性能的影響分別進行分析：
　?。?）物理層、數(shù)據(jù)鏈路層性能。從系統(tǒng)的硬件上看，這兩層的功能主要由RTL8019AS完成，每幀最大傳輸包為1K字節(jié)，但是數(shù)據(jù)的讀寫都是由單片機完成，所以整個系統(tǒng)的帶寬受到單片機速度的限制，文中設計系統(tǒng)理論最大帶寬為8Mbps，最優(yōu)利用率為3～4Mbps。
　?。?）網(wǎng)絡層性能。在這里主要考慮傳輸協(xié)議的選擇。對于使用有重傳機制的TCP協(xié)議，意味著在
網(wǎng)絡環(huán)境惡劣的情況下，存在大量的數(shù)據(jù)報重傳，降低了網(wǎng)絡利用率，同時還有很大的延時。在系統(tǒng)的具體應用中，采用UDP協(xié)議滿足了數(shù)據(jù)采集的實時性要求，對于丟包現(xiàn)象，可以在應用層上采取必要的控制策略加以改善。
　?。?）應用層性能。主機、服務器、應用協(xié)議構成網(wǎng)絡應用層性能的三要素。主機和服務器是網(wǎng)絡連接的兩端，應用協(xié)議是網(wǎng)絡連接的兩端數(shù)據(jù)傳輸過程的一個約定。方案采用在以太網(wǎng)嵌入系統(tǒng)中運行一個套接字程序作為服務器，應用RS－485通訊協(xié)議對遠程設備控制和數(shù)據(jù)采集。這個過程中，網(wǎng)絡服務器的性能問題影響最大：服務器的負載、請求隊列過長、協(xié)議參數(shù)設置不當?shù)鹊取?br />6　結束語　　
　　以太網(wǎng)的低成本、開放性、廣泛的開發(fā)和應用軟件、硬件支持，使得這種嵌入了 TCP／IP協(xié)議的單片機數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，具有成本低、硬件少、運行穩(wěn)定可靠、傳輸速度快、開發(fā)周期短等優(yōu)點，有著廣泛的應用前景，特別是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗h程監(jiān)控領域，以及智能家電的網(wǎng)絡信息化方面。目前，該系統(tǒng)在變電站監(jiān)控系統(tǒng)、遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到成功應用。