系統遠程監測和控制或許是微控制器應用最重要的功能之一。想象一下：一個巨大的高爾夫球場的草坪灑水系統，最好能夠向主機自動報告故障狀況。這樣的系統幾乎無需人工監測其是否正常工作。 RS-232 串口或紅外等多種通信方式可用來實現系統遠程器件的控制和監測。然而，所有這些方法都受限于具體的接口標準，其中包括：是否與傳輸媒介和協議兼容、距離限制等。以太網網絡協議（IP） 網絡協議提供了一個應對上述挑戰的解決方案，所有現代操作系統都帶有 IP 棧。而 IP 可在各種傳輸媒介上運行，到目前為止，以太網的應用最普遍。此外，以太網得益于交換和路由網絡拓撲結構，因此不受距離限制。借助于先進的 MAC/PHY 集成電路與板載緩沖器，可以用微控制器和以太網 IP 實現控制，并且幾乎可以從所有遠程系統采集數據。本文演示了如何利用免費的 uIP 堆棧和 SPI 至以太網轉換 IC 實現 MAXQ2000 微控制器聯網。 uIP 介紹 uIP （讀作“micro IP”）提供了一個最小規模的 IP 堆棧，其中包括 TCP、UDP 和 ICMP 協議。uIP 由 Adam Dunkels 開發，采用 BSD 方式授權。完整的源代碼可從 https://github.com/adamdunkels/uip 下載。當然，對于大多數應用，沒有必要完全運行 TCP/IP，過于浪費。uIP 具有一整套功能，符合全功能主機的最低需求，并且可以避免其它簡單 IP 堆棧存在的“特殊情況”。編譯環境 Rowley CrossWorks 1.1 build 1 C 編譯器用于編譯、匯編和鏈接項目。為方便調試，所有代碼優化功能均被禁用。最終代碼僅占用 MAXQ2000 程序閃存存儲器的一小部分。 MAXQ2000 有 2kB 的數據存儲器。使用這種數據存儲器時必須謹慎，因為緩沖器必須用來處理 IP 數據包的內容。為了最大限度地利用數據存儲器，所有常數都存儲在代碼空間內，并根據需要復制到一個固定大小的 RMA 緩存區。 uIP 堆棧的使用 uIP 堆棧可以看成一個事件循環，超時基于結構時鐘設定。在主循環中，MAC/PHY 接收到的數據包由 uip_arp_ipin（）和 uip_input（）處理。這些調用會產生一個輸出數據包，必須由 MAC/PHY 驅動程序傳輸。然后檢查計時器，清理已關閉連接及一段時間未出現的 ARP 表項，并調用應用程序回調函數以進行重發。主要事件循環為樣板代碼，大多數應用中無需改變。注意：uIP 實現了非常小的 TCP 窗口尺寸，這一點非常重要，只能有一個重要的（un-ACKed）數據包等候處理，有時可能需要重發。實際應用處理由函數 UIP_APPCALL 完成。調用時，應用程序回調功能會檢查幾個功能并返回 uIP 當前狀態。其中最重要的狀態是：uip_connected（）、uip_closed（）、uip_aborted（）、uip_timedout（）、uip_newdata（）和 and uip_rexmit（）。前四個函數管理輸入連接的打開和關閉；后兩個函數管理數據的輸入和輸出。當新數據到達套接字等待應用程序處理時，uip_newdata（）將返回一個非零的結果。然后應用程序進行數據處理，這些數據保存在 uip_appdata 指向的緩沖區中，也可以返回響應。所有數據，包括以太網鏈路層和 IP 頭儲存在 uip_appdata。如果網絡丟掉返回至 peer 的數據的任何部分，應用將通過計時器超時調用應用程序回調功能并且 uip_rexmit（）返回一個非零的結果。在這個點上 uIP 與其他 IP 堆棧不同。通常情況下，TCP 數據包的轉發由 IP 協議棧處理。當 uip_rexmit（）標記出現時 uIP 需要應用程序轉發丟失的數據，可以節省存儲空間。轉發可以通過重新生成數據來實現，或將先前產生的數據保存在緩沖區以供轉發。