原创 业余课题——基于MCU的TCP/IP通信模块

前一段时间在EDN-China上经常可以看到有很多人在用单片机实现TCP/IP协议栈，而且还有一些开发板出售，感到非常亲切，在这里我有自己的一些体会。04年我就采用单片机实现过TCP/IP协议栈，当时主要想用单片机验证一下TCP/IP通信的可行性。用MCU设计TCP/IP协议栈是一次非常锻练个人能力的机会，实现一个精简的协议栈需要一定的代码量，可以大大提高自己的编程能力。除了提高编程能力之外，还可以对TCP/IP的通信机制进行较为深入的探索，起码这个项目做下来之后会将一本TCP/IP协议栈的书籍研读完毕。

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

上图是我当时做的TCP/IP模块。TCP/IP通信模块的硬件部分比较简单，就是一个单片机的最小系统，网络通信的MAC和PHY可以采用RTL8019芯片，该芯片非常容易购买，而且很便宜。单片机需要采用Flash存储空间大一些的产品，例如可以采用Winbond（华邦）的W78E58之类的型号，其具有32KB的Flash程序存储空间，足够装载一个TCP/IP协议处理固件了。数据存储空间可以通过IS61S256之类的芯片进行扩展，32KB就足够了。另外，还需要<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />93C46之类的配置芯片，可以配置系统的物理地址、ISA接口地址、中断信息等，甚至可以存储IP之类的信息。整个系统的芯片成本很低，可以控制在50元上下。

PCB设计是电子设计的必备，所以在模块设计时可以自己设计PCB，这个PCB比较简单，为了节约成本可以将PCB尺寸做的小一些。第一次做板PCB贵一些，100多块钱也就搞定了。加上元器件这个系统能够控制在200元之内。对于电子DIY的爱好者，我觉得很有必要亲自将整个系统DIY一遍。这样才能将系统设计的思想融入到自己的血液之中，体会更加深刻。

协议栈软件可以采用C51进行开发，在协议栈开发过程中需要充分考虑内存资源的管理，从中可以体会到内存碎片对于一个系统稳定性带来的危害；由于协议栈在MCU上裸奔，所以需要考虑不同的任务该如何去调度？前后台程序架构是否满足应用需求？实时性能否得到保证？W78E58没有调试接口，该如何对协议栈进行调试？是否需要开发一套串口调试软件辅助协议栈的开发？诸如此类的问题和答案只有在系统DIY的过程中才能深深体会。

发扬电子DIY的精神，才能激发电子爱好的热情。所以，我认为在校学生应该充分利用业余时间进行研究式DIY，而不仅仅是购买开发板进行软硬件组装。其实，学习本来就是一个探索的过程。