单片机C语言程序设计与网络通信：以太网、Wi-Fi连接指南

# 1. 单片机C语言程序设计基础**

单片机C语言程序设计是单片机开发的基础，本章将介绍单片机C语言的基本语法、数据类型、运算符、控制语句和函数等内容。

- **数据类型：**介绍单片机C语言中常用的数据类型，如整型、浮点型、字符型和数组等。
- **运算符：**讲解单片机C语言中的算术运算符、逻辑运算符、位运算符和赋值运算符等。
- **控制语句：**介绍单片机C语言中的顺序结构、分支结构和循环结构等控制语句。
- **函数：**介绍单片机C语言中函数的定义、调用和参数传递等内容。

# 2. 网络通信基础

### 2.1 以太网协议栈

以太网协议栈是一个分层的通信协议，它将数据传输过程划分为不同的层级，每一层负责特定的功能。以太网协议栈主要包括以下层级：

#### 2.1.1 物理层和数据链路层

**物理层**负责在物理介质（如双绞线或光纤）上发送和接收比特流。它定义了电气信号的特性、连接器类型和数据传输速率。

**数据链路层**负责在物理层之上建立和维护数据链路。它提供错误检测和纠正机制，并管理对物理介质的访问。以太网中使用的数据链路层协议是媒体访问控制（MAC）协议。

#### 2.1.2 网络层和传输层

**网络层**负责在不同的网络设备之间路由数据包。它使用互联网协议（IP）来标识和寻址网络设备。

**传输层**负责在发送方和接收方之间建立和维护端到端连接。它提供可靠的数据传输，并管理流量控制和拥塞控制。以太网中使用的传输层协议是传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。

### 2.2 Wi-Fi协议栈

Wi-Fi协议栈与以太网协议栈类似，也分为不同的层级，每一层负责特定的功能。Wi-Fi协议栈主要包括以下层级：

#### 2.2.1 物理层和数据链路层

**物理层**负责在无线介质上发送和接收无线电波。它定义了调制技术、信道宽度和数据传输速率。

**数据链路层**负责在物理层之上建立和维护数据链路。它提供错误检测和纠正机制，并管理对无线介质的访问。Wi-Fi中使用的数据链路层协议是无线局域网（WLAN）协议。

#### 2.2.2 网络层和传输层

**网络层**负责在不同的网络设备之间路由数据包。它使用互联网协议（IP）来标识和寻址网络设备。

**传输层**负责在发送方和接收方之间建立和维护端到端连接。它提供可靠的数据传输，并管理流量控制和拥塞控制。Wi-Fi中使用的传输层协议是传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。

**代码块 2.1：以太网和Wi-Fi协议栈对比**

| 层级 | 以太网 | Wi-Fi |
|---|---|---|
| 物理层 | 双绞线/光纤 | 无线电波 |
| 数据链路层 | MAC | WLAN |
| 网络层 | IP | IP |
| 传输层 | TCP/UDP | TCP/UDP |

**逻辑分析：**

代码块 2.1对比了以太网和Wi-Fi协议栈的各个层级。可以看出，两者的协议栈结构基本相同，但物理层和数据链路层采用了不同的技术。

# 3. 单片机以太网通信

### 3.1 以太网接口的硬件配置

#### 3.1.1 MAC地址和IP地址

- **MAC地址**：媒体访问控制地址，用于标识网络中的每个设备。它是一个48位的唯一标识符，通常由制造商预先分配。
- **IP地址**：互联网协议地址，用于标识网络中的每个主机。它是一个32位的唯一标识符，由网络管理员分配。

#### 3.1.2 网络拓扑和网关设置

- **网络拓扑**：描述网络中设备如何连接的物理布局。常见的拓扑有星形拓扑、总线拓扑和环形拓扑。
- **网关**：连接不同网络的设备。它允许设备在不同的网络之间通信。

### 3.2 以太网通信协议栈的实现

#### 3.2.1 TCP/IP协议栈

- **TCP**（传输控制协议）：一种面向连接的协议，提供可靠的数据传输。它建立连接，确保数据完整性，并进行流量控制。
- **IP**（网际协议）：一种无连接的协议，负责寻址和路由数据包。它不保证数据传输的可靠性。