基于arm的嵌入式tcpip協(xié)議的實現(xiàn)

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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，可以方便地進行嵌入式應用系統(tǒng)的開發(fā)。　　0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)控制領域的廣泛應用，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)絡后將使遠程監(jiān)測、遠程控制、遠程診斷和遠程維護變得越來越容易。從根本上講，嵌入式設備接入網(wǎng)絡，當前基本采

2、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應用于TCP／IP時應進行合理的裁減?！　?系統(tǒng)硬件設計　　基于ARM的嵌入式TCP／IP網(wǎng)絡通信系統(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計相對簡單，硬件電路中采用的LPC2210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

3、中斷引腳，集成有8通道的10位A／D，能夠基于芯片設計復雜的系統(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?！　TL8019AS是臺灣Realtek半導體公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器，其性能包括：支持EthernetII和IEEE802．3標準；支持8／16位數(shù)據(jù)總線；內(nèi)置16KWord的SRAM；全雙工，收發(fā)同時達到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)。HR

4、901170A是漢仁電子有限公司生產(chǎn)的RJ45接口連接器(帶網(wǎng)絡變壓器／濾波器)，該連接器滿足IEEES02．3和IEEE902．3ab標準，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。　　2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，通常被認為是一個包含鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層的4層協(xié)議系統(tǒng)，如圖2所示。嵌入式系統(tǒng)是為完成某種特定的功能而設計的專用系統(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)議族進行選擇而形成的協(xié)議集合?！　∈紫仍阪溌穼由希捎诓捎靡蕴W(wǎng)的接入方式，

5、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協(xié)議包括ARP請求和ARP響應兩部分，系統(tǒng)與其他計算機通信，就必須要支持ARP響應。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

6、中。在網(wǎng)絡層，由于系統(tǒng)要求能夠在Internet中進行通信，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)絡之間的通信成為可能。因此RTU等系統(tǒng)數(shù)據(jù)跨越不同的網(wǎng)絡進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(

7、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)絡服務上提供端到端的可靠字節(jié)流。TCP協(xié)議設計了嚴格的3次建立連接握手過程、4次關閉連接握手過程以及捎帶確認信息并通過滑動窗口進行流量控制的數(shù)據(jù)傳輸過程。UDP協(xié)議是不面向連接的，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)報能到達另一端，可靠性必須由應用層來提供。考慮到系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，這里采用TCP協(xié)議。應用層協(xié)議主要是指用戶進程。其包括：HTTP協(xié)議、FT