基于arm的嵌入式tcpip協(xié)議的實現(xiàn)

《基于arm的嵌入式tcpip協(xié)議的實現(xiàn)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、基于ARM的嵌入式TCP／IP協(xié)議的實現(xiàn)　　該系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)傳輸。其是一套基于嵌入式實時操作系統(tǒng)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)平臺，即在μC／OS—II的平臺上，實現(xiàn)ARM微處理器的TCP／IP協(xié)議，在此平臺之上，可以方便地進(jìn)行嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)?！　?引言　　以太網(wǎng)具有通用性強、技術(shù)成熟、帶寬迅速增加等特性，工業(yè)控制領(lǐng)域出現(xiàn)嵌入式技術(shù)，尤其是ARM技術(shù)的發(fā)展和DSP在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，利用嵌入式技術(shù)實現(xiàn)以太網(wǎng)通信已經(jīng)不難見到。嵌入式實時操作系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)后將使遠(yuǎn)程監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)變得越來

2、越容易。從根本上講，嵌入式設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前基本采用基于TCP／IP的通信協(xié)議。該方案以LPC2210為核心元件研究基于ARM的嵌入式TCP／IP協(xié)議的實現(xiàn)的硬件電路，同時在μC／OS一Ⅱ平臺上編寫應(yīng)用軟件程序。下面對系統(tǒng)做詳實的闡述，并重點介紹嵌入式實時操作系統(tǒng)μC／OS—II應(yīng)用于TCP／IP時應(yīng)進(jìn)行合理的裁減?！　?系統(tǒng)硬件設(shè)計　　基于ARM的嵌入式TCP／IP網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要包括ARM芯片和以太網(wǎng)控制器等芯片組成的以太網(wǎng)接口、驅(qū)動軟件和嵌入式TCP／IP協(xié)議棧。硬件原理圖如圖1所示?！　≡摲桨冈O(shè)計相對簡單，硬件電路中采用的LP

3、C2210是Philips公司推出的微處理器，帶有16KBRAM，76個通用I／O口，12個獨立外部中斷引腳，集成有8通道的10位A／D，能夠基于芯片設(shè)計復(fù)雜的系統(tǒng)。雖然LPC2210具有較快的訪問速度，但片內(nèi)沒有集成FLASH，所以這里擴展1片16MbFLASHSST39VFl60來保存用戶程序。其架構(gòu)滿足μC／OS—II正常運行的基本要求。　　RTL8019AS是臺灣Realtek半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器，其性能包括：支持EthernetII和IEEE802．3標(biāo)準(zhǔn)；支持8／16位數(shù)據(jù)總線；內(nèi)置16KWord的SRAM；全雙工

4、，收發(fā)同時達(dá)到10Mb／s；支持BNC，AUI，UTP介質(zhì)。RTLS019AS可提供100腳的TQFP封裝，減少了PCB面積，更適合于嵌入式系統(tǒng)。HR901170A是漢仁電子有限公司生產(chǎn)的RJ45接口連接器(帶網(wǎng)絡(luò)變壓器／濾波器)，該連接器滿足IEEES02．3和IEEE902．3ab標(biāo)準(zhǔn)，能夠較好地抑制電磁干擾。通過HR901170A系統(tǒng)就可以連接到以太網(wǎng)上?！　?嵌入式協(xié)議的選擇　　TCP／IP協(xié)議是一組不同層次上的多個協(xié)議的組合，通常被認(rèn)為是一個包含鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層的4層協(xié)議系統(tǒng)，如圖2所示。嵌入式系統(tǒng)是為完成某種

5、特定的功能而設(shè)計的專用系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)不要求(也不可能)實現(xiàn)所有的TCP／IP協(xié)議，所以嵌入式TCP／IP是對TCP／IP協(xié)議族進(jìn)行選擇而形成的協(xié)議集合?！　∈紫仍阪溌穼由?，由于采用以太網(wǎng)的接入方式，系統(tǒng)必須實現(xiàn)IEEE802．3所規(guī)定的CDMA／CD(載波監(jiān)聽多路訪問及沖突監(jiān)測)協(xié)議，CDMA／CD協(xié)議不需用戶實現(xiàn)，此協(xié)議只要采用通用的NIC(NetworkInterfaceCon—troller，網(wǎng)絡(luò)接口控制)芯片就可支持。為了保證系統(tǒng)在以太網(wǎng)中的通信，系統(tǒng)還需實現(xiàn)ARP應(yīng)答協(xié)議，該協(xié)議用于將IP地址映射成以太網(wǎng)MAC地址。ARP

6、協(xié)議包括ARP請求和ARP響應(yīng)兩部分，系統(tǒng)與其他計算機通信，就必須要支持ARP響應(yīng)。ARP請求在本地建立了一個IP地址到MAC地址的映射，保證了對外通信的有的放矢。RARP(逆地址解析)協(xié)議主要用于解決如何從MAC地址得到IP地址，主要用于無盤工作站中。在網(wǎng)絡(luò)層，由于系統(tǒng)要求能夠在Internet中進(jìn)行通信，因此系統(tǒng)要實現(xiàn)IP協(xié)議。在TCP／IP協(xié)議族中，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括IP協(xié)議(網(wǎng)際協(xié)議)、ICMP協(xié)議(Internet控制報文協(xié)議)以及IGMP協(xié)議(Internet組管理協(xié)議)等。IP協(xié)議是TCP／IP族的核心協(xié)議，它使異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間

7、的通信成為可能。因此RTU等系統(tǒng)數(shù)據(jù)跨越不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸就必須要實現(xiàn)IP協(xié)議。ICMP中規(guī)定了多種協(xié)議類型和代碼，如果完全地實現(xiàn)也要耗費不少的系統(tǒng)資源，該嵌入式系統(tǒng)中，在ICMP協(xié)議中能夠測試網(wǎng)絡(luò)的連通情況即可?！　鬏攲又饕窃?臺主機之間提供端到端的通信。傳輸層有2種不相同的傳輸協(xié)議：TCP(傳輸控制協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)。TCP是面向連接的，在不可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上提供端到端的可靠字節(jié)流。TCP協(xié)議設(shè)計了嚴(yán)格的3次建立連接握手過程、4次關(guān)閉連接握手過程以及捎帶確認(rèn)信息并通過滑動窗口進(jìn)行流量控制的數(shù)據(jù)傳輸過程。UDP協(xié)議是

8、不面向連接的，它只是簡單地把數(shù)據(jù)報從一臺主機發(fā)送到另一臺主機，但并不保證該數(shù)據(jù)報能到達(dá)另一端，可靠性必須由應(yīng)用層來提供。考慮到系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，這里采用TCP協(xié)議。應(yīng)用層協(xié)議主要是指用戶進(jìn)程。其包括：HTTP協(xié)議、FT