摘要：通过分析和实验，研究嵌入式tcp/ip协议栈s1c33-stack的结构及运行原理，给出以s1c33-stack构造单芯片嵌入式网络服务器，将信息家电组网及接入internet的实现方案。研究单芯片嵌入式网络服务器中s1c33-stack与用户程序的接口方案，用户登录软件及信息家电监测软件的设计方法。

关键词：sic33209 嵌入式系统 tcp/ip协议栈 网络服务器 信息家电 internet

引言

s1c33209是epson公司推出的risc结构的32位高性能cmos微处理器，具有高速、低功耗、低电压操作、精简指令集等特点，提供乘与累加功能，既可用于办公设备，也特别适用于需要高级数据处理的便携设备，可以进行高速运算、灵活的i/o口控制和高效的数据操作。s1c33209具有8kb的内部ram，其运算速率可达60mhz，加上优化的多数为单时钟周期的指令集，使s1c33209吞吐量大为提高。s1c33209比常规mcu有更快的运算速度及可靠的性能、可重复编程的结构，使得精简的tcp/ip能够在其中可靠运行。

1 硬件平台结构及设计

信息家电远程访问时，通信数据量不大，10m以太网的通信速率即可满足要求；其次信息家电对实时性的要求不高，可定位在秒级。

在这种情况下，构造了家电网络硬件平台服务器s1c-webserver，其结构如图1所示。s1c33-webserver主要由三部分组成，即s1c33209微处理器、rtl8019as全双工以太网控制器（realtek公司出品，100脚的tqfp封装，最大速率10mbps，自带16kb的sram，工作在ethernet ii和ieee802.3、10base5、10base2、10basett下，全双工，支持8位与16位数据总线，与ne2000兼容）、可擦写flash(采用intel的e28f320，容量为4mb)。考虑到flash的擦写在程序调试中不太方便，所以为s1c33209外围扩展512kb的sdram。在s1c33209中，运行用户程序和s1c33-stack。在flash中，存放s1c-webserver的各种web资源信息，综可处理web页面、图像文件等，与pc机上webserver中的硬盘可以存储大量的不同页面。flash的容量决定了webserver的资源文件的大小。rtl9019as是ethernet控制器，负责s1c33209与ethernet的数据传递。在信息家电已具备rs232或相关标准接口的条件下，使用家庭自动化总线hab（home automation bus）作为s1c33-webserver与家庭网络协议shnp（simple home networks protocol）。家电通过rs232接口与s1c33-webserver连接，经由eethernet接入internet。

经过分析，s1c33209与rtl8019as读写时序是兼容的，而且mcu的读写时延比rtl8019as小得多。mcu与rtl8019as的连接如图2所示。rtl8019as的工作电压为5v，而s1c33209的工作电压为3.3v，所以rtl8019as的数据线输出需要电平的转换。选用2个8位（采用16位数据总线）的具有双向数据传输功能的74hc245来完成，由于s1c33209的输出电平符合rtl8019as输入电平的要求，所以地址线可以直接相连，而不需电平转换，rtl8019ad中断信号（int0）为高电平有效，在s1c33209中选用端口中断输入的k60端口与之相连。由于s1c33209的中断有效方式（高、低电平或脉冲）可以根据对寄存器的设置调节），所以不用对int0作反向或电平转换。

2 精简tcp/ip协议栈的实现

构建的s1c33-stack运行在以s1c33209嵌入式cpu为基础的硬件平台上，是一组可配置的多种internet协议的组成。这些协议按照分层协议栈的方式组织，包括应用层的http、dhcp、smtp，传输层的tcp、udp，网络层的ip/icmp、arp，通过链路层和物理层（如ethernet）进行数据的交互。s1c33-stack的结构模型如图3所示。s1c33-stack利用s1c33的高速处理能力处理tcp/ip数据包，避免了在有限容量的ram中缓存大量数据，使得控制器可以处理比内部ram总线更多的数据包。利用嵌入的s1c33-stack，webserver能通过hypertext transfer protocol(http)与任何浏览器通信，能够提供各种类型的资源，如html、图片文件等。这些资源可以使用一种特殊的文件系统uri，被存放在容量为4mb的flash中。这种文件系统可包含任意多的目录，对url的长度也没有限制。

考虑到嵌入式系统的可用资源有限，在此采用经过裁减的tcp/ip协议栈—uip。uip协议主要包括tcp/ip协议组中的四个基本的协议：arp、ip、icmp、tcp。链路层协议，如ppp，则作为设备驱动在uip底层实现