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51单片机以太网接口

介绍​

51单片机（如STC89C52、AT89S52等）是一种广泛应用于嵌入式系统的微控制器。虽然51单片机本身并不直接支持以太网通信，但通过外接以太网控制器（如ENC28J60），我们可以为其添加网络功能。本文将逐步讲解如何为51单片机配置以太网接口，并实现基本的网络通信。

硬件连接​

首先，我们需要将ENC28J60以太网控制器与51单片机连接。以下是典型的连接方式：

  • SCK（SPI时钟）：连接到51单片机的P1.5引脚。
  • MISO（主输入从输出）：连接到P1.6引脚。
  • MOSI（主输出从输入）：连接到P1.7引脚。
  • CS（片选）：连接到P1.4引脚。
  • INT（中断）：连接到P3.2引脚（外部中断0）。
  • RESET（复位）：连接到P1.3引脚。
备注

确保51单片机和ENC28J60的电源和地线正确连接，并注意电平匹配。

软件配置​

1. SPI通信​

51单片机通过SPI接口与ENC28J60通信。以下是SPI初始化的代码示例：

c
#include <reg52.h>

sbit SCK = P1^5;
sbit MISO = P1^6;
sbit MOSI = P1^7;
sbit CS = P1^4;

void SPI_Init() {
    SCK = 0;  // 初始化时钟线
    CS = 1;   // 禁用ENC28J60
}

unsigned char SPI_Transfer(unsigned char data) {
    unsigned char i;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        MOSI = (data & 0x80) ? 1 : 0;  // 发送最高位
        SCK = 1;
        data <<= 1;
        SCK = 0;
    }
    return data;
}

2. ENC28J60初始化​

接下来，我们需要初始化ENC28J60。以下是一个简单的初始化函数：

c
void ENC28J60_Init() {
    CS = 0;  // 使能ENC28J60
    SPI_Transfer(0xFF);  // 发送复位命令
    CS = 1;  // 禁用ENC28J60
    // 更多初始化代码...
}

3. TCP/IP协议栈​

为了实现网络通信，我们需要在51单片机上运行一个轻量级的TCP/IP协议栈。常用的协议栈有uIP和lwIP。以下是使用uIP的简单示例：

c
#include "uip.h"

void uip_init() {
    // 初始化uIP协议栈
    uip_ipaddr_t ipaddr;
    uip_ipaddr(ipaddr, 192, 168, 1, 100);
    uip_sethostaddr(ipaddr);
    // 更多初始化代码...
}

void main() {
    SPI_Init();
    ENC28J60_Init();
    uip_init();
    while (1) {
        // 主循环
    }
}

实际应用案例​

1. 远程控制LED​

假设我们希望通过网络远程控制51单片机上的LED。我们可以通过以下步骤实现：

  1. 配置Web服务器：在51单片机上运行一个简单的Web服务器，监听HTTP请求。
  2. 处理请求：当收到控制LED的请求时，解析请求并控制LED状态。
  3. 发送响应：返回HTTP响应，确认操作成功。
c
void httpd_appcall(void) {
    if (uip_connected()) {
        // 处理连接
    }
    if (uip_newdata()) {
        // 处理数据
        if (strstr((char *)uip_appdata, "GET /led/on")) {
            LED = 1;  // 打开LED
        } else if (strstr((char *)uip_appdata, "GET /led/off")) {
            LED = 0;  // 关闭LED
        }
        // 发送HTTP响应
        uip_send("HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\nLED Control OK", 50);
    }
}

2. 数据采集与上传​

另一个常见的应用是数据采集与上传。例如，我们可以通过51单片机采集温度传感器的数据，并通过以太网接口将数据上传到服务器。

c
void send_data_to_server(float temperature) {
    char buffer[50];
    sprintf(buffer, "Temperature: %.2f", temperature);
    uip_connect(server_ip, 80);
    uip_send(buffer, strlen(buffer));
}

总结​

通过外接ENC28J60以太网控制器，我们可以为51单片机添加网络功能，实现远程控制和数据采集等应用。本文介绍了硬件连接、SPI通信、ENC28J60初始化以及TCP/IP协议栈的配置，并提供了两个实际应用案例。

附加资源与练习​

  • 资源：
  • 练习：
    1. 尝试修改代码，实现通过Web页面控制多个LED。
    2. 扩展数据采集功能，将数据上传到云平台（如Thingspeak）。
提示

在调试过程中，使用串口调试工具可以帮助你更好地理解数据传输过程。