基于arm的嵌入式tcpip協(xié)議的實(shí)現(xiàn)new

《基于arm的嵌入式tcpip協(xié)議的實(shí)現(xiàn)new》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、嵌入式系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇一、引言　　一個現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境一般可分為四個層次：·Internet：實(shí)現(xiàn)企業(yè)之間的信息交流；·Intranet：實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部管理、財務(wù)、辦公及人事等的信息化；·Infranet：實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備級的綜合管理、調(diào)度與監(jiān)控等；·EmbeddedNetwork：嵌入式網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部多個分布式子系統(tǒng)之間的實(shí)時通信?！　nternet、Intranet都基于TCP/IP協(xié)議簇，Intranet是面向廣域網(wǎng)的Internet在企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)上的延伸。Infranet的建設(shè)目前主要采用各種現(xiàn)場總線協(xié)議，如ProfiBus、Lonwor

2、k、CAN等?！　‰S著社會的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)電控制系統(tǒng)往往包括若干個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)既自成一體，擁有自己獨(dú)立的CPU，又與其它子系統(tǒng)緊密協(xié)調(diào)。嵌入式網(wǎng)絡(luò)就是實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間相互通信的手段。二、對嵌入式網(wǎng)絡(luò)的特殊要求　　嵌入式網(wǎng)絡(luò)通常應(yīng)用在環(huán)境比較惡劣的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，因此在以下幾個方面有其自身獨(dú)特的要求：　　1.實(shí)時性：生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部多個分布式子系統(tǒng)信息耦合通常比較緊密，對實(shí)時性要求很高，這就要求所用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議具有可確定的實(shí)時性能，即極壞情況下的響應(yīng)時間是可確定的；另外在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)比較多，或者有些節(jié)點(diǎn)對實(shí)時響應(yīng)要求特別高時，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議還應(yīng)支持優(yōu)先級調(diào)度，以提高時間緊迫型任務(wù)的信息

3、傳輸可確定性?！　?.可靠性：嵌入式網(wǎng)絡(luò)本身的可靠性直接影響設(shè)備的有效作業(yè)率、成品率和生產(chǎn)效率，要求網(wǎng)絡(luò)能動態(tài)增加/刪除節(jié)點(diǎn)；生產(chǎn)現(xiàn)場比較惡劣的電磁環(huán)境要求嵌入式網(wǎng)絡(luò)本身具有很強(qiáng)的抗干擾能力、檢錯和糾錯能力以及快速恢復(fù)能力；　　3.通信效率：嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信的特點(diǎn)之一是子系統(tǒng)之間通信非常頻繁，但每次通信的信息長度很短，因此要求嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議盡量采用短幀結(jié)構(gòu)，且?guī)^和幀尾盡可能短，從而提高通信效率和帶寬的利用率；　　4.雙重混合支持：不同工作環(huán)境的巨大差異決定了嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有靈活的介質(zhì)訪問協(xié)議，不但支持多種介質(zhì)（雙絞線、同軸電纜、光纜），而且支持混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（星型、環(huán)型、總線型），

4、有時甚至要求同一個嵌入式網(wǎng)絡(luò)能同時使用多種介質(zhì)和多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。如在噪聲環(huán)境中，系統(tǒng)中一部分連接需要使用光纜，其它部分則使用雙絞線或同軸電纜。同軸電纜適于采用總線拓?fù)?，而光纖則更適于環(huán)型或星型拓?fù)洌@就要求網(wǎng)絡(luò)協(xié)議具有雙重混合支持。　　5.實(shí)現(xiàn)難度和造價：嵌入式系統(tǒng)通常需要針對實(shí)際需求進(jìn)行專門設(shè)計與制造，這就要求其中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟硬件容易實(shí)現(xiàn)，并與子系統(tǒng)控制部分集成，有關(guān)元器件商品化程度高，造價較低?！　?.開放性：嵌入式網(wǎng)絡(luò)必需具有良好的開放性，一方面能通過企業(yè)Infranet連接到Intranet中，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)管理的管控一體化；另一方面應(yīng)具有公開透明的開發(fā)界面，資料完備，實(shí)現(xiàn)系

5、統(tǒng)硬件、軟件的自主開發(fā)和集成。此外，嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須配置靈活、維護(hù)簡便?！　⊥ǔ?，嵌入式網(wǎng)絡(luò)就覆蓋范圍而言屬于局域網(wǎng)。按照ISO/OSI的觀點(diǎn)，TCP/IP協(xié)議簇位于網(wǎng)絡(luò)層以上。顯然，TCP/IP協(xié)議簇已經(jīng)超出了嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的范疇。嵌入式網(wǎng)絡(luò)包括ISO/OSI七層模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層在具體實(shí)現(xiàn)上可劃分成兩個子層：介質(zhì)訪問控制子層（MAC子層）和邏輯鏈路控制子層（LLC子層）。MAC子層包括物理層接口硬件和實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問協(xié)議的通信控制器；通常LLC子層由軟件實(shí)現(xiàn)（用戶自主開發(fā)）。因此，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議選擇的核心是介質(zhì)訪問協(xié)議的選擇。三、常見介質(zhì)訪問協(xié)

6、議的比較　　1、面向鏈接的協(xié)議　　面向鏈接的協(xié)議主要用在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期的主機(jī)–終端式網(wǎng)絡(luò)中，如X.25和IBM的SNA網(wǎng)絡(luò)。其主要缺點(diǎn)是：1）節(jié)點(diǎn)之間采用串行連接方式，每個物理連接只支持兩個節(jié)點(diǎn)，速度較低；2）物理上沒有連接的節(jié)點(diǎn)之間的通信需要經(jīng)過多個中間節(jié)點(diǎn)的多次傳輸；3）直接相連的節(jié)點(diǎn)間的通信是可確定的，而間接相連的節(jié)點(diǎn)間的通信則無法確定延時。因此，在局域網(wǎng)技術(shù)已非常成熟的今天，這類協(xié)議已很少應(yīng)用?！　?、輪詢法　　輪詢法因其簡單和實(shí)時性能可確定等特點(diǎn)而成為嵌入式網(wǎng)絡(luò)常用協(xié)議之一。采用輪詢法的協(xié)議，需指定一個主節(jié)點(diǎn)作為中央主機(jī)來定期輪詢各個從節(jié)點(diǎn)，以便顯式分配從節(jié)點(diǎn)訪問共享介質(zhì)

7、的權(quán)力。這類協(xié)議的缺點(diǎn)是；1）輪詢過程占用了寶貴的網(wǎng)絡(luò)帶寬，增加了網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)；2）風(fēng)險完全集中在主節(jié)點(diǎn)上，為避免因主節(jié)點(diǎn)失效而導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓，有時需設(shè)置多個主節(jié)點(diǎn)來提高系統(tǒng)的健壯性(如Profibus)?！　?、CSMA/CD（帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問）　　CSMA/CD有許多不同的實(shí)現(xiàn)版本，其核心思想是：一個節(jié)點(diǎn)只有確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)空閑之后才能發(fā)送信息。如果多個節(jié)點(diǎn)幾乎同時檢測到網(wǎng)絡(luò)空閑并發(fā)送信息，則產(chǎn)生沖突。檢測到?jīng)_突的發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)必須采用某種算法（如回溯算法）來確定延時長短，