微控制器拨号上网的实现

void serial0() interrupt 4 using 2

{//串行口中断处理函数

unsigned char c;

EA=0;

if(RI)

{

RI=0；

c=SBUF;//获得串口数据

if(ModemState==COM)

ProModemCommand(c);//处于命令状态

Else

ProPPPReceive(c);//处于在线状态，寻找完整的PPP报文

}

}
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3 PPP协议的实现

PPP（Point to Point Protocol）是数据链路层协议中的一种，是目前应用最广的一种广域网协议。PPP协议假定两个对等实体间有一个双向全双工的连接，而且数据包按顺序投递，这正好符合串行口的通信方式。PPP协议不需要差错控制、排序和流量控制，易于实现，而且支持对多种高层协议（如IP、TCP、UDP）的复用。所以使用PPP拨号上网是微控制器实现Internet连接的最佳选择。大部分的ISP也正是通过PPP协议提供网络服务的。

PPP协议的帧结构如图3（a）所示。串口中断程序以包起始和结束符来判断是否有完整的PPP包，并对PPP包的内容进行校验以确定数据包的完整性和正确性。然后在主循环中进入PPP报文解板模块，在护号后初次与ISP通信阶段，系统首先要与ISP进行通信链路的协商，即协商点到点的各种链路参数配置。协商过程遵守LCP（Link Control Protocol）、PAP（Password Authentication Protocol）和IPCP（Internet Protocol Control Protocol）等协议。其中LCP协议用于建立、构造、测试链路连接；PAP协议用于处理密码验证部分；IPCP协议用于设置网络协议环境，并分配IP地址。协商机制用有限状态机模型来实现。一旦协商完成，链路已经创建，IP地址已经分配就可以按照协商的标准进行IP报文的传输了。根据应用的不同，IP报文中可以携带UDP报文也可以是TCP或ICMP报文。本系统正是采用UDP报文传送数据信息的。数据传输完成后，下位机会向ISP发送LCP的断开连接报文以终止网络连接。

值得注意的是，PPP报文、LCP、PAP、IP报文与UDP报文是互相嵌套的。即PPP报文中嵌入了IP报文和LCP、PAP等报文，而IP报文中嵌入了UDP报文。当PPP报文的协议符为0021时表示嵌入了IP数据报，当C021时表示嵌入LCP数据报，而为C023表示嵌入PAP数据报。PPP报文的基本解析过程如图3（b）所示。

3.1 登录ISP的协议协商过程

系统的难点之一是微控制器登陆ISP并与IISP的协商过程，其中需要应用到LCP、PAP与IPCP协议。LCP、PAP与IPCP协议的帧结构大同小异，最常用的是请求（REQ）、同意（ACK）和拒绝（NAK）三种帧。微控制器与ISP协商时，任何一方都可以发送REQ帧请求某方面的配制，另一方如果觉得配置不能接受会回应NAK帧，如果可以接受则回应ACK帧。为了节省资源，这里只处理这三种数据帧，其它链路问题都由微控制器在程序控制下自己重新拨号解决。各种配置选项协商好以后，PPP才可以成功登陆。

在拨号成功连接后，ISP首先返回一个PAPREQ数据帧，微控制器发送一个空LCP REQ帧以强迫ISP进行协议协商阶段；随后ISP发送LCP设置帧，微控制器拒绝所有的设置并请求验证模式。ISP选择CHAP或PAP方式验证，这里只接受PAP方式。然后进行PAP验证用户名和密码过程，如果成功，ISP会返回IPCP报文设置IP地址。此时，就完成了与ISP的协商过程，可以通过向ISP发送IP报文的方式连接互联网传送数据了。协商过程的状态转换图如图4所示。
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    3.2 IP与UDP报文的解析

协商完成后进入IP数据报通信阶段。此时，微控制器向ISP发送的所有包含IP报文的PPP报文都会被ISP传送给IP报文内的相应IP地址，而远端所有向微控制器IP地址发送的报文也都会经ISP传送到单片机，从而完成微控制器与远程主同通过互联网的数据传输。

为了使程序尽量简化，选用IP承载UDP协议发送数据。在程序中实现IP与UDP报文的数据结构，向指定的主机IP地址发送UDP报文较易实现。但应注意，在应用层需要用户实现自己的协议。例如对于远程读表系统，要规定仪表的数据传输协议；根据协议把相应的仪表数据放入UDP报文中，传给主机；同时，主机也可以按照协议向单片机发送UDP报文。可以利用UDP报文的端口号，把不同的报文发送到不同的端口中以方便单片机的解析。 

经过优化，本系统的软件代码可以精简到6K字节左右，共使用不到300字节的数据存储器。由于程序使用C语言编写，稍加改到就可以在各种系列的微控制器上实现。微控制器通过MODEM拨号上网技术，可以广泛应用于需要远程传送数据的系统中，特别适合远程秒表、远程监控等领域。

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