基于ARM的嵌入式TCPIP協(xié)議棧的實現(xiàn)

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1、基于ARM的嵌入式TCP/1P協(xié)議棧的實現(xiàn)摘要：嵌入式系統(tǒng)是一種將底層硬件、實時操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件相結(jié)合的專用計算機系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)化是嵌入式系統(tǒng)的主要趙勢Z—。木文以SamsungS3C44BOX芯片為核心的ARM開發(fā)板作為碩件平臺，以uC/OSII實時操作系統(tǒng)作為軟件平臺，針對uC/OSII內(nèi)核中不支持TCP/IP協(xié)議棧，無法適應(yīng)嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化需要的問題，木文首先對標準的TCP/IP協(xié)議棧進行了分析,然后提出了簡化實現(xiàn)一個基于ARM和uC/OSII的嵌入式TCP/IP協(xié)議棧方案。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；TCP/IP;ARM;PC/OSII內(nèi)核Imple

2、mentationofEmbeddedTCP/IPProtocolBasedonARMAbstract:Theembeddedsystemisacustomizationcomputingsystemwhichisintegratewithhardware,realtimeoperatingsystemandapplicationsoftware,itisoneofhottrendsmakingtheembeddedsystemnetworking.ThispapermakestheSamsungS344B0XARMboardasthehardwa

3、replatfoimandpiC/OSIIsystemassoftwareplatform.InordertoresolvethelackofTCP/IPstackingC/OSIIkernel,thispaperfirstanalyzesstandardTCP/IPstack,thenpresentsasimplifiedschemetoimplementanewembeddedTCP/IPstack,whichisbasedonARMprocessorandpC/OSIIsystem.Keywords:embeddedsystem;TCP/IP

4、;ARM;pC/OSIIkernel0前言隨著嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的H益結(jié)合，越來越多的嵌入式設(shè)備實現(xiàn)Internet網(wǎng)絡(luò)化。在嵌入式實時操作系統(tǒng)屮引入TCP/IP協(xié)議棧，以支持嵌入式設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，已成為嵌入式領(lǐng)域重耍的研究方向。uC/OSII是一種占先式、多任務(wù)、移植性強的免費公開源代碼的實時操作系統(tǒng)，然而他只是一個實時的任務(wù)調(diào)度及通信內(nèi)核，系統(tǒng)內(nèi)核本身并沒有集成TCP/IP協(xié)議棧，所以不能滿足嵌入式設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的需要。為了使基于ARM和uC/OSII的嵌入式系統(tǒng)能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，必須使用外掛的TCP/IP協(xié)議?；蛘吒鶕?jù)硬件平臺和實際應(yīng)用重新設(shè)計實現(xiàn)新的協(xié)議

5、棧。由于TCP/IP協(xié)議比較復(fù)雜，而冃前嵌入式系統(tǒng)小大雖應(yīng)用低速處理器，受內(nèi)存和速度限制，實現(xiàn)完整的TCP/IP協(xié)議較為困難，有必要將TCP/IP協(xié)議簡化。1TCP/IP協(xié)議分析計算機網(wǎng)絡(luò)是一個層次結(jié)構(gòu)，其各層及其協(xié)議的集合，稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。Internet上使用的參考體系是TCP/IP體系結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖1所示，他包括應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和主機到網(wǎng)絡(luò)接口4層。最底層為主機到網(wǎng)絡(luò)接口層，他包括多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如以太網(wǎng)協(xié)議(ETH)、光纖分布式數(shù)據(jù)接口協(xié)議(FDDI)、點至1」點鏈路協(xié)議(PPP)等。這些協(xié)議由破件(如網(wǎng)絡(luò)適配器)和軟件(如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

6、驅(qū)動程序)共同實現(xiàn),完成主機與各種網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。第2層為網(wǎng)絡(luò)層,他只有一個網(wǎng)際協(xié)議（IP）。IP的主要功能是為不同網(wǎng)絡(luò)的主機Z間發(fā)送數(shù)據(jù)報的操作序列提供無連接服務(wù)。ARP（地址轉(zhuǎn)換協(xié)議）是IP協(xié)議的一個附屈協(xié)議，他將IP地址轉(zhuǎn)換為這個網(wǎng)絡(luò)的鏈路層地址。ICMP（網(wǎng)際控制報文協(xié)議）總是與IP協(xié)議配置在一起，他運行在IP協(xié)議Z上，發(fā)送一些控制信息，幫助Internet處理差錯。笫3層為傳輸層,他包括2個主要協(xié)議:傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）。TCP提供一種面向連接的、對行的、有序的字節(jié)流服務(wù)。UDP提供不町行的數(shù)據(jù)報傳送信息,并通

7、過校驗和來確保消息的正確性，但他沒有流量控制，也不保訐可行的、有序的傳輸。第4層為應(yīng)用層,包含所有應(yīng)用協(xié)議如Telnet（遠程登陸）,FTP（文件傳輸）,FFTP（普通文件傳輸協(xié)議）,SMTP（屯子郵件）,DNS（域名服務(wù)）,HTTP（超文本傳輸協(xié)議）等。TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)中，各層實現(xiàn)對等層Z間通信協(xié)議，彼此是相互獨亡的，上層僅能通過接口知道下層提供的服務(wù)，而不知道下層的具體實現(xiàn)，因而用戶數(shù)據(jù)是逐層依次復(fù)制給下層完成網(wǎng)絡(luò)通信的。2協(xié)議裁減方案標準的TCP/IP協(xié)議棧對計算機處理器、存儲器要求比較高，然而,1茨入式系統(tǒng)的計算資源和存儲資源都非常有

8、限，在這些嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)標準的TCP/IP協(xié)議棧將占用大量系統(tǒng)資源，因此嵌入式TCP/IP必須進行簡化和優(yōu)化，盡可能做到