根据TCP/IP的浮标网络通信系统设计策略

文章摘要：首先，测试网络连接情况。作为必要的IP实验，由PC机将PING命令发送给浮标，PC机显示结果如图 11所示。在局域网畅通的情况下，理论上0字节的PING请求平均响应时间为1ms，实验结果验证了网络连接的正常。通过大量转发数据的方法测试系统稳定性。由PC机发送数据至浮标，浮标将数据直接转发回PC机，PC机比较发出数据与接收数据，以判断误码情况。室温条件下，通讯距离100米，进行三组各持续10小时的收发实验，无丢包现象，误码率<10-9，符合设计要求。要指出的是，由于海况及通讯距离的不同，系统的传输误码率将有所不同，但在多数情况下该系统作为指令收发的通道是完全可靠的。5、结论TCP/IP协议

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　　首先，测试网络连接情况。作为必要的IP实验，由PC机将PING命令发送给浮标，PC机显示结果如图 11所示。

　　在局域网畅通的情况下，理论上0字节的PING请求平均响应时间为1ms，实验结果验证了网络连接的正常。

　　通过大量转发数据的方法测试系统稳定性。由PC机发送数据至浮标，浮标将数据直接转发回PC机，PC机比较发出数据与接收数据，以判断误码情况。室温条件下，通讯距离100米，进行三组各持续10小时的收发实验，无丢包现象，误码率<10-9，符合设计要求。要指出的是，由于海况及通讯距离的不同，系统的传输误码率将有所不同，但在多数情况下该系统作为指令收发的通道是完全可靠的。

　　5、结论

　　TCP/IP协议在浮标系统中的应用极大的增强了浮标网络的稳定性及可扩展性。本设计采用MSP430微控制器及网络协议栈W3100A很好地实现了浮标系统的低功耗网络通讯系统，为水声信道匹配基础研究提供了理想的网络通讯保障。同时本设计也可以嵌入到其它设备中，如野外测量仪器、车载系统等，为更多的嵌入式系统提供网络化服务，具有非常广阔的应有前景。

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　　2、电路设计

　　该系统的主要电路由微控制器MSP430F169、网络协议栈W3100A、以太网接口控制器RTL8201及网络接口构成。W3100A与MSP430F169的连接可采用I2C接口模式或直接总线模式。采用I2C接口模式的优点是电路简洁，占用端口资源少。但I2C接口的传输速度会受到一定限制，所以当要求更高传输速度时，可采用直接总线接口方式，如图 4所示。W3100A提供MII接口与RTL8201相连，其中引脚RX_CLK、RXDV、RXD[0:3]以及COL用于数据的接收，而TX_CLK、TXE、TXD[0:3]用于数据的发送。

　　在接口的实现中，以太网变压器是不可缺少的。在差分发送引脚(TX+/TX-)上，需要一个专用于10BASE-T 操作的脉冲变压器，将要发送的数据发送到网络上。网络传来的数据也经过变压器，由差分接收引脚(RX+/RX-)接收。以太网变压器的作用主要是将外部线路与RTL8201隔开，防止干扰和烧坏元器件，实现带电的插拔功能。本设计采用了PULES的J0011型变压器，其内部结构如图 5所示。该变压器集成了RJ-45接头，在简化了连线的同时也提高了高频信号传输的可靠性。

　　同时在设计复位电路时应注意，由于W3100A的复位引脚为高电平有效，而MSP430F169和RTL8021的复位引脚为低电平有效，所以在设计复位电路时要求同时产生高、低两路复位信号，如图 6所示。

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