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嵌入式網(wǎng)卡及其IP沖突問題

發(fā)布時(shí)間：2012-09-14 作者：上海卓嵐

嵌入式網(wǎng)卡是為嵌入式系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的網(wǎng)卡，其功能類似于計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡，但是也有不少區(qū)別。嵌入式網(wǎng)卡的樣子如圖1所示，其大小只有4×2厘米。

和普通的網(wǎng)卡相比，嵌入式網(wǎng)卡根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，主要有如下區(qū)別：
1.嵌入式網(wǎng)卡和主機(jī)的接口不同。普通網(wǎng)卡以PCI方式和計(jì)算機(jī)的主板連接，由于嵌入式系統(tǒng)的MCU（例如ARM、MIPS、51單片機(jī)）等并不是以PCI為主要的外部設(shè)備接口，且PCI的接口較大。所以嵌入式網(wǎng)卡采用以串口（即UART、TTL電平串口）為接口形式，MCU通過串口收發(fā)即可通過網(wǎng)卡發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
2.嵌入式網(wǎng)卡內(nèi)集成TCP/IP協(xié)議棧。普通的計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡只提供MAC和PHY功能，計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)來并結(jié)合計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)上的TCP/IP協(xié)議棧來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。由于嵌入式系統(tǒng)本身的處理能力有限、且很多嵌入式MCU程序本身不含有TCP/IP協(xié)議功能，如果將TCP/IP協(xié)議棧也集成到網(wǎng)卡內(nèi)部則無論是對(duì)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)還是MCU的負(fù)荷都很有好處。

上海卓嵐的ZLSN2000嵌入式網(wǎng)卡很好滿足了以上特點(diǎn)，可用于嵌入式系統(tǒng)接入以太網(wǎng)。

計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡會(huì)產(chǎn)生IP沖突這個(gè)是很常見的，比如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)置為一個(gè)IP地址，就會(huì)引起無法上網(wǎng)的現(xiàn)象。在嵌入式網(wǎng)卡情況下，如果兩個(gè)嵌入式網(wǎng)卡設(shè)置為同樣的IP那么也會(huì)產(chǎn)生無法工作的現(xiàn)象。注意IP沖突只是在一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)部出現(xiàn)的，如果是由路由器分割開了，是可以設(shè)置為同樣IP的。

但是嵌入式網(wǎng)卡的IP沖突經(jīng)常出現(xiàn)一種“先后式”IP沖突，而這種“先后式”IP沖突在計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡使用中并不常見。所謂“先后式”IP沖突是這樣的情況：現(xiàn)在有兩臺(tái)嵌入式設(shè)備，每臺(tái)嵌入式設(shè)備都裝有嵌入式網(wǎng)卡ZLSN2000，且每個(gè)ZLSN2000的IP地址相同，分別叫這兩臺(tái)設(shè)備為A設(shè)備和B設(shè)備，用戶先將A設(shè)備上電接入網(wǎng)口進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試完畢后，將B上電接入網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)B設(shè)備測(cè)試無法通過。此時(shí)“先后式”IP沖突已經(jīng)產(chǎn)生。

“先后式”IP沖突的原因是：每個(gè)以太網(wǎng)設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)，都會(huì)在本地緩存中保存對(duì)方IP地址對(duì)應(yīng)的物理地址。當(dāng)用戶計(jì)算機(jī)/設(shè)備和A設(shè)備通信后記錄了該IP的物理地址，當(dāng)和A設(shè)備同樣IP的B設(shè)備進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，用戶計(jì)算機(jī)/設(shè)備仍然用緩存中記憶的老的物理地址和B設(shè)備通信，引起無法通信。

方法1：等待2分鐘。物理地址的緩存在windows XP操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中的保存時(shí)間為2分鐘。也就是說在出現(xiàn)“先后式”IP沖突后，只要簡單等待2分鐘即可實(shí)現(xiàn)和B設(shè)備的通信。但是此種被動(dòng)等待的方法，顯然效率太低。

方法2：ZLPing工具方法。特別是在對(duì)嵌入式網(wǎng)卡進(jìn)行測(cè)試的情況下，需要連續(xù)地、高效地測(cè)試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。為此上海卓嵐開發(fā)了ZLPing程序，只要在每次新模塊連接到網(wǎng)絡(luò)后點(diǎn)擊Ping按鈕即可清空物理地址緩存。

點(diǎn)擊ZLPing下載這個(gè)工具。使用方法介紹如下：

在ZLPing界面的IP地址部分，填入嵌入式網(wǎng)卡的IP地址，然后點(diǎn)擊Ping按鈕，默認(rèn)是192.168.1.200的IP。點(diǎn)擊Ping按鈕有3個(gè)作用，（1）獲取嵌入式網(wǎng)卡的物理地址。（2）對(duì)嵌入式網(wǎng)卡進(jìn)行icmp echo（也就是俗稱的ping） 測(cè)試，如果測(cè)試通過則在“成功計(jì)數(shù)”中增一（3）清空本地物理地址緩存。

ZLPing的第（3）個(gè)功能正好用于清除上一個(gè)嵌入式網(wǎng)卡的物理地址記憶。用戶在測(cè)試嵌入式網(wǎng)卡時(shí)，在每接上一個(gè)新的嵌入式網(wǎng)卡時(shí)，點(diǎn)擊一下Ping按鈕。即可和新的嵌入式網(wǎng)卡通信了。ZLPing方便了用戶對(duì)嵌入式網(wǎng)卡/設(shè)備的批量測(cè)試。但是這個(gè)工具只適合于上海卓嵐的嵌入式網(wǎng)卡。

除了ZLPing以外還可以用windows自帶的命令arp -d來清空物理地址緩存。從這里下載pingbat.bat后雙擊即可運(yùn)行一次清空物理地址緩存的操作。 正確的界面如圖2所示。

在win7及以上操作系統(tǒng)下，注意需要用管理員方式登錄windows，然后運(yùn)行以上的ZLPing和Pingbat，否則會(huì)沒有效果，非管理員的執(zhí)行效果如下：

此時(shí)請(qǐng)使用管理員方式登錄再次使用pingbat或者zlping。如果以管理員身份還是出現(xiàn)圖3問題，請(qǐng)用“管理員方式運(yùn)行”執(zhí)行程序。即在程序上點(diǎn)擊右鍵，選擇“以管理員身份運(yùn)行”。

另外也可以直接修改程序?qū)傩裕看味及凑展芾韱T身份運(yùn)行，勾選屬性中的“以管理員身份運(yùn)行此程序”。

方法3：對(duì)于固件版本為1.546及其以上版本的卓嵐模塊，可以使用卓嵐SocketTest這個(gè)工具進(jìn)行TCP連接測(cè)試。這個(gè)工具內(nèi)部隱含有清除ARP緩存的功能。

方法4：請(qǐng)選擇ZLSN2002或者ZLSN2003為核心的卓嵐模塊。它們比ZLSN2000核心模塊先進(jìn)的地方是自動(dòng)具有ARP緩存清理功能。不再有ARP前后式?jīng)_突問題。