基于UML狀態(tài)機的嵌入式網絡協(xié)議實現(xiàn)框架的研究及實現(xiàn).pdf

1、嵌入式系統(tǒng)是一種以微控制器為核心的專用計算機系統(tǒng)，已經被廣泛應用于工業(yè)控制、電子產品、通信等領域。隨著Internet和無線通信技術的發(fā)展，以往單一功能的嵌入式系統(tǒng)越來越有接入局域網、互連網、無線通信網等網絡的需求，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控、自動控制的功能。這就要求在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)如TCP/IP等各種網絡協(xié)議。 由于嵌入式系統(tǒng)有限的軟硬件資源限制，在實現(xiàn)TCP/IP等龐大的協(xié)議族時往往需要精心的裁剪和簡化，以滿足終端用戶的基本需求?？墒?/p>

2、，由于用戶對象的需求千差萬別，設計嵌入式的網絡協(xié)議就成為一項非常復雜繁瑣的工作。 鑒此，我們引入狀態(tài)機的概念：狀態(tài)機是描述一個對象或一個交互其生命期內響應事件所經歷的狀態(tài)序列的行為的集合，是用來實現(xiàn)網絡協(xié)議的主要技術。UML狀態(tài)機在總結以往各種狀態(tài)機理論的基礎上，吸收了面向對象技術的優(yōu)點，支持嵌套的層次狀態(tài)以及改進狀態(tài)機的狀態(tài)轉換，使得UML狀態(tài)機有很強的表達能力。UML狀態(tài)適于用來實現(xiàn)各種復雜的網絡協(xié)議，它是狀態(tài)機理論的最新發(fā)

3、展，代表了狀態(tài)機實現(xiàn)技術的最高水平。 本文首先對現(xiàn)有的UML狀態(tài)機的實現(xiàn)技術進行了研究，并提出了本文的創(chuàng)新點，即根據(jù)狀態(tài)樹構造UML狀態(tài)機的拓撲碼，進而利用拓撲碼實現(xiàn)一個新的易于實現(xiàn)且效率高的UML狀態(tài)機狀態(tài)轉換算法。以該算法為基礎，從本文的背景項目需求和實際應用出發(fā)針對目前廣泛應用的8位、16位低端微處理器，完成了一個UML狀態(tài)機通用實現(xiàn)框架――UF框架。該框架用C語言實現(xiàn)，效率高，不需要嵌入式操作系統(tǒng)的支持，可移植性強；框架

4、提供了實現(xiàn)UML狀態(tài)機的狀態(tài)、事件、定時器、測試等各種接口，利用這些接口使狀態(tài)機的實現(xiàn)易于編碼，便于測試。本文同時給出了UF框架的設計模式，使得人們可以很容易地使用UF框架來實現(xiàn)各種嵌入式網絡協(xié)議。 在本文的背景項目中，筆者利用UF框架開發(fā)一個PPP協(xié)議，它給出了UF框架使用的一個范例和驗證。PPP協(xié)議作為GPRS模塊中PPP協(xié)議的一個客戶端，為嵌入式終端和GPRS模塊之間的通信提供了數(shù)據(jù)鏈路層的鏈路建立、維護以及承載上層的IP

5、協(xié)議等功能。開發(fā)環(huán)境是Microchip公司的MPLAB-ICD集成開發(fā)系統(tǒng)，UF的實現(xiàn)以及其他代碼采用C語言編寫。 經過測試，用UF實現(xiàn)的PPP協(xié)議完全可以為TCP/IP提供穩(wěn)定可靠的承載。從這個項目中可以看出UF框架具有以下特點：UF易于將網絡協(xié)議的UML狀態(tài)圖轉化為該網絡協(xié)議的實現(xiàn)代碼；能清晰的反映狀態(tài)機各個狀態(tài)之間的嵌套層次關系；與以往的框架相比，UF框架所采用新的狀態(tài)轉換算法不僅使得狀態(tài)轉換的效率得到較大提高，而且易于