伍思源 吴杏思 黎东生 龚坤松
广东石油化工学院 广东茂名 525000
摘要：在电子信息技术快速发展的过程中，对网络的各资源进行监控的技术也在逐渐的提高，以期能够通过自动化处理实现远程监控、访问以及数据传输工作。鉴于此，本文主要对TCP/IP协议下，嵌入式单片机网络智能监控系统的开发内容进行了有关分析，确保实现数据信息的自动化监控处理，以供参考。
关键词：网络智能监控系统；嵌入式单片机；TCP/IP；系统开发
在TCP/IP协议下，嵌入式单片机完成网络连接、信息数据传输，能够很好的抵抗外界磁场干扰，同时网络通信过程中能够确保通信故障、传输中断可以实现自动修复。嵌入式单片机和网络用户的PC客户端连接，以此实现对网络信息的监控和传输。
1.网络和嵌入式单片机连接方式的确定
网络和嵌入式单片机进行连接时，主要使用32位高档单片机+RTOS、网关+专用网、32位嵌入式微处理器+TCP/IP协议栈等通信方式，通过全面的考虑，确定的连接方式为32位ARMRTL8019AS微控制器+TCP/IP网络协议，以此建立嵌入式单片机网络智能监控系统。确定的这一网络连接方式，与其他的系统连接方式相比，能够使专门使用的网络布线得到优化，数据处理软件的安装流程得以简化，系统开发的成本得到节省，同时还能够保证有多个嵌入式系统进行数据传输、网络连接。该连接方式是32位ARM微控制器控制CSMA/CD协议局域网，进而达到嵌入式单片机和网络客户端通信的目的。
2.客户端和TCP/IP网络服务器之间的数据传输
在TCP/IP协议下开发的网络监控系统，一般都是1对多、1对1的通信模式，PC上位机、ARM嵌入式微处理器等设备主要通过以太网进行连接。基于TCP/IP协议，客户端和网络服务器之间的数据传输，主要是将嵌入式单片机当做客户端，通过向TCP服务器发出命令或者数据传输的请求，PC端在接收到相应的请求后，就会提供相关的通信传输。嵌入式单片机ARM控制器连接PC端协议服务器时，通过socket端口调用网络智能监控系统数据时序。单片机的客户端在将网络传输端口以及IP地址设定好后，发送连接请求到服务器，在通信协议的连接请求发送后进行信息传输，而在断开网络连接后，能够通过LabVIEW进行自动重新连接。
3.TCP/IP嵌入式单片机网络监控系统设计
3.1硬件组成
该系统开发选择的32位微控制器，主要是当做网络数据收集和传输的控制设备，这一控制器主要是通过以太网芯片、TCP/IP网络通信协议，对网络不同单元接口进行连接和数据传输。在嵌入式单片机中，具有Flash存储器，可以进行数据存储，和上位机、嵌入式单片机之间进行连接主要是通过I2C总线接口和SPI总线，这样可以实现双通道数据传输。网络监控系统中除了嵌入式单片机，还有温度传感器、DMA模块、PC机、报警电路等监控设备，通过RJ45接口，PC机客户端和以太网控制芯片以及嵌入式单片机进行连接，系统数据的传输监控主要是通过PC机监控软件实现。监控系统中的DMA模块能够对大量的数据信息进行收集、存储、输出等，这样以太网数据通信、数据包接收发送的实效性能够得到良好的保证。
3.2网络服务器执行程序设计
系统中使用的32位ARM微控制器，需要通过操作系统对网卡芯片进行驱动，以实现硬件资源的有效配置，其中包含内存、调度等设备的管理，数据通信的中断服务控制和同步传输等。
基于TCP/IP协议的网络监控系统，其网络服务器的执行程序为：
void TaskE(void}pdata)
{
S=*socket( 0,0,0);/创建套接字S
e i=bind(SOCKET*)&s(struct sockaddr*)&servaddr-sizeof（servaddr));/返回套接字S与本地址连接
ei=listen(SOCKET*)&s,5);/输出TCP服务器连接指令
If《ei=5)
while(1)
{
Temp=accept((SOCKET*)&s,(struct sockaddr*)&ad-drlen);//等待返回新的套接字
Temp
if(Temp!=Oxff）/根据客户端需求发送数据
Step length=recv( Temp tempdata,500,0);/成功后根据客户端需求发送应答数据
close(Temp);/关闭客户端连接返回新Temp套接
}
}
4.系统TCP/IP多层协议簇裁剪
4.1链路层
在该通信协议簇中有多个层级，其中包括链路层、网络层、传输层等。该网络监控系统在连接Internet的过程中，对于通信协议栈的选择要具备高传输效率、少资源占用特点，以实现系统监控对象、工作状态的监测。选择链路层协议时，需要结合以太网数据传输地址，相应的辨识和转换网络IP地址、MAC地址，然后对协议进行解析。
4.2网络层
单片机的硬件连接主要涉及到网络层，根据特定的网络标准制式封装传输的数据包，一般来讲，包括ICMP控制报文协议、IP协议、IGMP协议等。在TCP/IP通信协议栈中，IP协议最关键，另外两种协议下的数据信息传输，都需要按照IP协议的数据包格式进行封装，完成后的IP包内存占据65KB，通过分段对小数据包进行顺序传送。Internet控制协议主要是指ICMP协议，是TCP/IP协议簇的子协议，一般在控制和传递嵌入式单片机、IP主机差错报文时进行应用。在嵌入式单片机系统中，对于传输部分简单数据，通过ICMP协议中的多种代码，实现网络系统中的相应功能，对网络资源的占用较大。所以，一般ICMP协议是在Internet网络连接和故障检测中进行使用，其应答协议的代码为0。
4.3传输层
在系统数据信息进行传输时，需要通过RJ45的接口向PC主机传输，接着利用主机上的应用程序处理相应的数据信息，同时将应答数据返回。在传输数据时，用到的协议主要有UDP用户数据报协议、TCP传输协议，使用TCP协议传输数据需要字节流，信息存储需要实现大容量，这样海量数据信息进行传输才能有效应答。嵌入式单片机在对数据信息进行接收、发送时，需要对UDP用户数据报协议进行多的确定，不需要进行传输数据指令连接，不用数据包封装，接收到的数据包直接发送，对多个客户端信息进行传输。
结束语：
综上所述，通过32位ARM微控制器作为嵌入式单片机网络监控系统的通信设备，对多个网络通信进行远程监控，基于TCP/IP协议的网络监控系统，能够使数据信息传输、通信监控更加可靠。
参考文献：
[1]钱建锋.TCP/IP嵌入式单片机网络智能监控系统的开发与实现[J]. 轻工科技,2019(7):36-36.
[2]胡祖辉,施佺,吴国庆.基于嵌入式以太网的远程监控系统的设计与实现[J].计算机测量与控制,2019, v.27;No.253(10):126-130.
伍思源（1998—），男，广东云浮人，本科，无职称，广东石油化工学院525000 研究方向： 单片机嵌入式设计，网页开发
吴杏思，（1992—），女，广东茂名人，广东石油化工学院高级讲师，硕士研究生
黎东生 ，（2000—），男，广东茂名人，现就读于广东石油化工学院，本科
龚坤松，（1999—），男，广东揭阳人，现就读于广东石油化工学院，本科