TCPIP协议栈uIP在远程监测系统中的应用
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2018-10-29
22:33:50
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TCP/IP 协议栈 uIP 在远程监测系统中的应用
介绍一个适用于 8/16 位单片机的嵌入式 TCP/IP 协议栈（uIP）在发电机远程监测系统
中的应用。重点阐述 uIP 的功能特性、体系结构和相关接口，并详细介绍如何在该协议栈
上实现一个嵌入式 Web 服务器。目前 uIP 已成功地移植到 51 单片机上。
HH 目前，随着互联网的发展，越来越多的工业测控设备已经将网络接入功能作为其默认
配置，以实现设备的远程监控和信息分布式处理。笔者曾参与某发电机射频监测仪的开发，
该设备主要用于诊断和预警发电机早期故障，并通过 RS232 接口定时输出电平和状态数据，
现场专门设一台 PC 作接收、显示及存储。每年都要有专家到各发电厂对以往数据作检查
和诊断，不胜其烦。因此有必要设计一个 RS232 到 Internet 的数据传输模块，以便对发电
机的运行状况作远程监测。设计该模块的关键在于如何实现一个嵌入式 TCP/IP 协议栈，
根据以往的经验，自己设计一个协议栈的难度很可能超过应用本身，而采用商业的协议栈
似乎又无必要（功能过于复杂），最后笔者选用一种功能简易的免费 TCP/IP 协议栈 uIP
0.9 作为设计核心。
1 、嵌入式 TCP/IP 协议栈
目前，市场上几乎所有的嵌入式 TCP/IP 协议栈都是根据 BSD 版的 TCP/IP 协议栈改
写的。在商业嵌入式 TCP/IP 协议栈大都相当昂贵的情况下，很多人转而使用一些源代码
公开的免费协议栈，并加以改造应用。目前较为著名的免费协议栈有：
lwIP(Light weight TCP/IP Stack)——支持的协议比较完整，一般需要多任务环境支持，
代码占用 ROM>40KB，不适合 8 位机系统，没有完整的应用文档；
uC/IP(TCP/IP stack for uC/OS)—基于 uC/OS 的任务管理，接口较复杂，没有说明文
档。
笔者采用的协议栈系瑞典计算机科学研究所 Adam Dunkels 开发的 uIP0.9。其功能特
性总结如下：
完整的说明文档和公开的源代码（全部用 C 语言编写，并附有详细注释）；
极少的代码占用量和 RAM 资源要求，尤其适用于 8/16 位单片机（见表 1）；
高度可配置性，以适应不同资源条件和应用场合；
支持 ARP、IP、ICMP、TCP、UDP（可选）等必要的功能特性；
支持多个主动连接和被动连接并发，支持连接的动态分配和释放；
简易的应用层接口和设备驱动层接口；
完善的示例程序和应用协议实现范例。
表 1 uIP 在 ATMEL AVR 上代码和 RAM 占用情况
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