一种基于单片机短数据包收发的MINI TCP/IP协议栈的实现方法

1.一种基于单片机短数据包收发的MINI TCP/IP协议栈的实现方法，是通过 在终端设备(1)上实现一种精简的TCP/IP协议栈，此协议栈由终端设备中的普通 单片机(4)执行，利用通信模块(5)经通信网络(2)与远程通信主机(3)建立 TCP/IP连接并进行数据传输；  MINI TCP/IP协议栈主要包括PPP协议层、IP层、 UDP协议层、TCP协议层；整个协议栈在普通51系列单片机上能够正常运行，此 种MINI TCP/IP协议栈适合工业远程控制领域≤500字节的短数据包的数据收发； 其连接过程如下：
1.单片机(4)进行自身初始化工作，
2.检测并初始化通信模块(5)，
3.判断是否需要拨号，如果是转向4，如果不需要拨号转向7，
4.通信链路的LCP协议协商配置，如果协商配置成功转向5，否则转向2，
5.根据LCP配置进行PAP认证，如果认证成功转向6，否则转向2，
6.从认证运营商获取IP地址，如果正确获得IP地址转向7，否则转向2，
7.向远程通信主机(3)发起连接请求，如果一定时间内收到连接请求应答指 令转向8，否则转向2，
8与远程通信主机(3)建立连接
9.按照TCP/IP协议进行数据传输，
10.TCP检测连接是否可用，如果是转向9继续进行数据通信，否则转向2；
其特征在于，PPP协议层中包括LCP包配置、PAP认证和NCP协议，其中LCP 包只包括Async Control Character Map和Authentication Protocol，而且， Authentication Protocol选择了0xc023作为配置参数；TCP/IP协议中，整个数据包 长度控制在500字节以内；提供适当长度的缓冲区，如有溢出，对于TCP/IP协议， 利用TCP/IP重发机制来保障数据完整性，对于UDP协议，通过上层应用协议来 保障数据完整性；滑动窗口协议采用简单的肯定确认协议，在接到前一个分组的确 认信息之前必须推迟下一个分组的发送；取消半关闭状态；不使用ICMP报文。

技术领域\n本发明属于远程数据通信控制领域，涉及网络通信中TCP/IP协议栈的数据传 输和单片机应用领域。\n背景技术\n在许多实时控制应用领域的各种设备特别是移动控制设备中，基于TCP/IP(传 输控制协议/因特网协议)协议的短数据报收发应用最为广泛，但复杂的TCP/IP协 议栈使得设备成本大幅度增加。\n发明内容\n本发明的目的就是提供一种能够在普通8位51系列单片机上运行一种精简 TCP/IP协议栈，以利用Internet网络传输短数据报文，实现设备的远程控制和数 据传输。\n一种基于单片机的MINI TCP/IP的实现方法，主要是通过由单片机4和通信 模块5组成的终端设备1上实现一种精简的TCP/IP协议栈，此协议栈由终端设 备中的普通单片机4执行，利用通信模块5经通信网络2与远程通信主机3建 立TCP/IP连接并进行数据传输。这种MINI TCP/IP协议栈主要包括PPP协议层、 IP层、UDP协议层、TCP协议层。整个协议栈在普通51系列单片机上能够正 常运行，此种MINI TCP/IP协议栈适合工业远程控制领域≤500字节的短数据包 的数据收发。其连接过程如下：\n1.单片机4进行自身初始化工作，\n2.检测并初始化通信模块5，\n3.判断是否需要拨号，如果是转向4，如果不需要拨号转向7，\n4.通信链路的LCP协议协商配置，如果协商配置成功转向5，否则转向 2，\n5.根据LCP配置进行PAP认证，如果认证成功转向6，否则转向2，\n6.从认证运营商获取IP地址，如果正确获得IP地址转向7，否则转向2，\n7.向远程通信主机3发起连接请求，如果一定时间内收到连接请求应答 指令转向8，否则转向2，\n8.与远程通信主机3建立连接\n9.按照TCP/IP协议进行数据传输，\n10.TCP检测连接是否可用，如果是转向9继续进行数据通信，否则转向 2。\n这种简单的MINI TCP/IP实现方法中，PPP协议层中包括LCP包配置、PAP 认证和NCP协议，其中LCP包只包括Async Control Character Map和 Authentication Protocol，而且，Authentication Protocol选择了0xc023作为配置参 数。\n这种简单的MINI TCP/IP实现方法中，TCP/IP和UDP协议中，整个数据包 长度控制在500字节以内。不提供流量控制，只提供适当长度的缓冲区，如有 溢出，对于TCP/IP协议，利用TCP/IP重发机制来保障数据完整性，对于UDP 协议，通过上层应用协议来保障数据完整性。滑动窗口协议采用简单的肯定确 认协议，在接到前一个分组的确认信息之前必须推迟下一个分组的发送。取消 半关闭状态。不使用ICMP报文。\n本实用新型的有益效果是，可以使用简单的8位单片机运行这一简单的MINI TCP/IP协议栈。通过串口就可以直接进行性数据的远程连接和数据传输。本系 统具有代码量小、实时性高、成本低等优点，可广泛用于各种远程数据控制通 信中。\n附图说明\n下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。\n图1是本实用新型终端设备与远程通信主机进行网络通信示意图。\n图2是利用本实用新型进行TCP/IP协议通信流程图。\n具体实施方式\nLCP配置数据如下配置连接：\n发送：\n7E FF 7D 23 C0 21 7D 21 7D 21 7D 20 7D 2A 7D 22 7D 26 7D 20 7D 2A 7D 20 7D 20 22 7D 28 7E\n7E FF 7D 23 C0 21 7D 21 7D 22 7D 20 7D 2A 7D 22 7D 26 7D 20 7D 2A 7D 20 7D 20 25 DE 7E\n7E FF 7D 23 C0 21 7D 24 7D 21 7D 20 7D 28 7D 21 7D 24 7D 25 DC 30 56 7E\n7E FF 7D 23 C0 21 7D 22 7D 22 7D 20 7D 32 7D 22 7D 26 7D 20 7D 20 7D 20 7D 20 7D 27 7D 22 7D 28 7D 22 7D 23 7D 24 C0 23 CD 36 7E\n接收：\n7E FF 7D 23 C0 21 7D 21 7D 21 7D 20 7D 36 7D 21 7D 24 7D 25 DC 7D 22 7D 26 7D 20 7D 20 7D 20 7D 20 7D 27 7D 22 7D 28 7D 22 7D 23 7D 24 C0 23 26 B4 7E\n7E FF 7D 23 C0 21 7D 22 7D 21 7D 20 7D 2A 7D 22 7D 26 7D 20 7D 2A 7D 20 7D 20 4B 7C 7E\n7E FF 7D 23 C0 21 7D 22 7D 22 7D 20 7D 2A 7D 22 7D 26 7D 20 7D 2A 7D 20 7D 20 4C AA 7E\n7E FF 7D 23 C0 21 7D 21 7D 21 7D 20 7D 36 7D 21 7D 24 7D 25 DC 7D 22 7D 26 7D 20 7D 20 7D 20 7D 20 7D 27 7D 22 7D 28 7D 22 7D 23 7D 24 C0 23 26 B4 7E\n7E FF 7D 23 C0 21 7D 21 7D 22 7D 20 7D 32 7D 22 7D 26 7D 20 7D 20 7D 20 7D 20 7D 27 7D 22 7D 28 7D 22 7D 23 7D 24 C0 23 F5 37 7E\nPAP配置数据如下所示：\n发送：\n7E FF 7D 23 C0 23 7D 21 7D 23 7D 20 7D 24 E1 7D 36 7E\n接收：\n7E FF 7D 23 C0 23 7D 22 7D 23 7D 20 7D 2D 7D 28 57 65 6C 63 6F 6D 65 21 BF 5D 7E\nIPCP包的配置数据如下：\n发送：\n7E FF 7D 23 80 21 7D 21 7D 24 7D 20 7D 2A 7D 23 7D 26 7D 20 7D 20 7D 20 7D 20 7D 2B 5A 7E\n7E FF 7D 23 80 21 7D 22 7D 21 7D 20 7D 2A 7D 23 7D 26 C0 A8 6F 6F DA D3 7E\n7E FF 7D 23 80 21 7D 21 7D 25 7D 20 7D 2A 7D 23 7D 26 7D 20 7D 20 7D 20 7D 20 F6 7D 37 7E\n7E FF 7D 23 80 21 7D 21 7D 25 7D 20 7D 2A 7D 237D 26 7D 2A 30 22 52 E2 2C 7E\n接收：\n7E FF 7D 23 80 21 7D 21 7D 21 7D 20 7D 2A 7D 23 7D 26 C0 A8 6F 6F B3 A7 7E\n7E FF 7D 23 80 21 7D 23 7D 24 7D 20 7D 2A 7D 23 7D 26 7D 2A 30 22 52 51 39 7E\n7E FF 7D 23 80 21 7D 23 7D 25 7D 20 7D 2A 7D 23 7D 26 7D 2A 30 22 52 AC 74 7E\n7E FF 7D 23 80 21 7D 22 7D 25 7D 20 7D 2A 7D 23 7D 26 7D 2A 30 22 52 8B 58 7E\nTCP建立链接数据如下：\n发送：\n7E FF 03 00 21 45 00 00 2F 00 00 00 00 FF 06 E6 2D 0A 30 20 53 DA 3D D0 DA 7D 33 88 7D 33 8A 00 7D 5D 33 00 00 00 00 00 60 02 02 00 67 AA 00 00 02 04 01 00 03 03 00 0B 1B 7E\n接收：\n7E FF 03 00 21 45 00 00 2C 6A 3A 40 00 72 06 C8 F6 DA 3D D0 DA 0A 30 20 53 7D 33 8A 7D 33 88 65 2F 2B A5 00 7D 5D 33 01 60 12 FF FF D7 66 00 00 02 04 05 64 24 7A 7E\n发送：\n7E FF 03 00 21 45 00 00 28 00 01 00 00 FF 06 E6 33 0A 30 20 53 DA 3D D0 DA 7D 33 88 7D 33 8A 00 7D 5D 33 01 65 2F 2B A6 50 10 02 00 EC D3 00 00 EB 91 7E