基于嵌入式網絡接口的精簡tcpip協(xié)議棧的設計及實現

1、基于嵌入式網絡接口的基于嵌入式網絡接口的TCP／IP協(xié)議棧的設計及實現協(xié)議棧的設計及實現摘要：摘要：根據嵌入式系統(tǒng)及其接入網絡的特點，對標準TCP／IP協(xié)議棧進行裁減，設計了一種適用于8位微控制系統(tǒng)的嵌入式TCP／IP協(xié)議棧。將其移植到UCOSII上并與現有協(xié)議棧uIP進行對比測試。證明了其實用性。關鍵詞：關鍵詞：TCPIP協(xié)議棧嵌入式網絡接口UCOSIIuIP引言引言網絡化是現代電子設備普遍的特點，嵌入式系統(tǒng)也不例外。使嵌入式設備接入

2、網絡，擴寬了設備的通信范圍，也使操作者更加便于操控設備。但是，嵌入式系統(tǒng)具有處理能力有限、存儲資源少、應用場合單一等特點，標準的TCPIP協(xié)議棧顯然不能直接運用于8位的微控制系統(tǒng)中。本文量體裁衣，設計一種精簡的TCPIP協(xié)議棧，主要包括ARP、ICMP、IP、UDP等協(xié)議。本協(xié)議棧的測試平臺配置如下：STC12C5A60S2單片機、62256外部RAM存儲器、RTL8019AS網絡芯片、12M晶振。此協(xié)議棧可方便地移植到嵌入式實時操作系

3、統(tǒng)UCOSII上，作為其一個任務，控制網絡數據的收發(fā)。1TCPIP協(xié)議的設計協(xié)議的設計圖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TCPIP協(xié)議分層的特點，在編寫代碼的過程中，可以圍繞三個特點來設計：第一，由于協(xié)議棧每層都由頭部和數據部分組成，而頭部又由多個項組成，所以應將各層頭部封裝成為結構體形式。第二，當網絡接口收到數據時，需要向上層傳遞或者在本層處理，這就需要判斷數據包的類型。比如，當硬件接

4、口收到數據時，需要對數據包類型進行判斷，如果是IP包，則向上傳遞給IP層，如果是ARP包則調用處理ARP包的函數。第三，當網絡接口發(fā)送數據時，數據從協(xié)議棧上層到下層，層層封裝，最后由硬件接口發(fā)送。這就需要有對每層進行封裝的函數。最后剩下的是數據的解封裝和網絡芯片驅動程序，數據的解封裝相對簡單，可在一個統(tǒng)一的函數中完成，而網絡芯片驅動程序根據使用的芯片類型設計初始化、發(fā)送、接收數據三個函數即可。1.1ARP協(xié)議協(xié)議協(xié)議棧接收數據包的過程就

5、是解析數據包的過程，處理流程如圖2所示。首先當一個數據幀到達時，網絡接口控制程序將其讀入緩沖區(qū)，并返回其長度。其次，主程序判斷接收數據包的類型（IP或ARP包）調用響應的解包代碼進行處理。如果是ARP包，則解析ARP包，做更新ARP緩存或回應ARP請求等事宜。若為IP包，則進一步判斷數據包類型（ICMP或UDP包）調用相應的解包代碼處理。若為ICMP包，判斷是否為ICMP回顯請求，如果是制作回顯包并發(fā)送。如果是UDP包，解析出數據交由應

6、用層處理。開始系統(tǒng)初始化進入死循環(huán)獲取數據，做些什么是否有以太網幀到達？是ARP數據包嗎？是ARP請求嗎？是IP數據包嗎？是ARP響應嗎？保存源IPMAC地址到ARP緩存制作ARP響應包，并發(fā)送將MAC地址存儲到ARP緩存是ICMP數據包嗎？是ICMP回顯請求嗎？是UDP數據包嗎？制作ICMP響應包，并發(fā)送有數據要發(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)議棧的測試及應用協(xié)議棧的測試及應用本