基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的精簡(jiǎn)tcpip協(xié)議棧的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

1、基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的TCP／IP協(xié)議棧的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)協(xié)議棧的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)摘要：摘要：根據(jù)嵌入式系統(tǒng)及其接入網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)TCP／IP協(xié)議棧進(jìn)行裁減，設(shè)計(jì)了一種適用于8位微控制系統(tǒng)的嵌入式TCP／IP協(xié)議棧。將其移植到UCOSII上并與現(xiàn)有協(xié)議棧uIP進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。證明了其實(shí)用性。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：TCPIP協(xié)議棧嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口UCOSIIuIP引言引言網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代電子設(shè)備普遍的特點(diǎn)，嵌入式系統(tǒng)也不例外。使嵌入式設(shè)備接入

2、網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)寬了設(shè)備的通信范圍，也使操作者更加便于操控設(shè)備。但是，嵌入式系統(tǒng)具有處理能力有限、存儲(chǔ)資源少、應(yīng)用場(chǎng)合單一等特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)的TCPIP協(xié)議棧顯然不能直接運(yùn)用于8位的微控制系統(tǒng)中。本文量體裁衣，設(shè)計(jì)一種精簡(jiǎn)的TCPIP協(xié)議棧，主要包括ARP、ICMP、IP、UDP等協(xié)議。本協(xié)議棧的測(cè)試平臺(tái)配置如下：STC12C5A60S2單片機(jī)、62256外部RAM存儲(chǔ)器、RTL8019AS網(wǎng)絡(luò)芯片、12M晶振。此協(xié)議?？煞奖愕匾浦驳角度胧綄?shí)時(shí)操作系

3、統(tǒng)UCOSII上，作為其一個(gè)任務(wù)，控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收發(fā)。1TCPIP協(xié)議的設(shè)計(jì)協(xié)議的設(shè)計(jì)圖1TCPIP分層模型一些常用協(xié)議在TCP／IP分層模型中所處的位置如圖1所示。根據(jù)TCPIP協(xié)議分層的特點(diǎn)，在編寫代碼的過程中，可以圍繞三個(gè)特點(diǎn)來設(shè)計(jì)：第一，由于協(xié)議棧每層都由頭部和數(shù)據(jù)部分組成，而頭部又由多個(gè)項(xiàng)組成，所以應(yīng)將各層頭部封裝成為結(jié)構(gòu)體形式。第二，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接口收到數(shù)據(jù)時(shí)，需要向上層傳遞或者在本層處理，這就需要判斷數(shù)據(jù)包的類型。比如，當(dāng)硬件接

4、口收到數(shù)據(jù)時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)包類型進(jìn)行判斷，如果是IP包，則向上傳遞給IP層，如果是ARP包則調(diào)用處理ARP包的函數(shù)。第三，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)從協(xié)議棧上層到下層，層層封裝，最后由硬件接口發(fā)送。這就需要有對(duì)每層進(jìn)行封裝的函數(shù)。最后剩下的是數(shù)據(jù)的解封裝和網(wǎng)絡(luò)芯片驅(qū)動(dòng)程序，數(shù)據(jù)的解封裝相對(duì)簡(jiǎn)單，可在一個(gè)統(tǒng)一的函數(shù)中完成，而網(wǎng)絡(luò)芯片驅(qū)動(dòng)程序根據(jù)使用的芯片類型設(shè)計(jì)初始化、發(fā)送、接收數(shù)據(jù)三個(gè)函數(shù)即可。1.1ARP協(xié)議協(xié)議協(xié)議棧接收數(shù)據(jù)包的過程就

5、是解析數(shù)據(jù)包的過程，處理流程如圖2所示。首先當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀到達(dá)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)接口控制程序?qū)⑵渥x入緩沖區(qū)，并返回其長(zhǎng)度。其次，主程序判斷接收數(shù)據(jù)包的類型（IP或ARP包）調(diào)用響應(yīng)的解包代碼進(jìn)行處理。如果是ARP包，則解析ARP包，做更新ARP緩存或回應(yīng)ARP請(qǐng)求等事宜。若為IP包，則進(jìn)一步判斷數(shù)據(jù)包類型（ICMP或UDP包）調(diào)用相應(yīng)的解包代碼處理。若為ICMP包，判斷是否為ICMP回顯請(qǐng)求，如果是制作回顯包并發(fā)送。如果是UDP包，解析出數(shù)據(jù)交由應(yīng)

6、用層處理。開始系統(tǒng)初始化進(jìn)入死循環(huán)獲取數(shù)據(jù)，做些什么是否有以太網(wǎng)幀到達(dá)？是ARP數(shù)據(jù)包嗎？是ARP請(qǐng)求嗎？是IP數(shù)據(jù)包嗎？是ARP響應(yīng)嗎？保存源IPMAC地址到ARP緩存制作ARP響應(yīng)包，并發(fā)送將MAC地址存儲(chǔ)到ARP緩存是ICMP數(shù)據(jù)包嗎？是ICMP回顯請(qǐng)求嗎？是UDP數(shù)據(jù)包嗎？制作ICMP響應(yīng)包，并發(fā)送有數(shù)據(jù)要發(fā)送嗎？制作UDP包并層層打包發(fā)送是否是是否是否否是否是是是否是否圖2協(xié)議棧處理流程3協(xié)議棧的測(cè)試及應(yīng)用協(xié)議棧的測(cè)試及應(yīng)用本