1 导言
嵌入式nternet是近几年跟着嵌入式体系的广泛运用和计算机网络技能的开展而鼓起的一项新式概念和技能。单片机或微操控器(MCU,Micro ControllerUnit)被广泛运用在家庭和工业的各个领域,通称嵌入式体系。嵌入式体系具有以运用为中心、以计算机技能为根底、软件硬件可裁剪等特色,赢得了巨大的商场,在运用数量上远远超过了各种通用计算机。跟着Internet/Intranet的开展,各种家用电器,从空调到微波炉,都产生了连入互联网的要求。
怎么经过Internet同享嵌入式设备的信息,完成设备的长途拜访、操控和办理,对接入到网络上各个节点的设备实时监控,这便是设备接入互联网需求处理的问题。TCP/IP协议是规范的网络协议,假如能把TCP/IP协议嵌入到设备的MCU中,就能够经过它在设备和Internet之间树立通讯链路,这样就处理了设备与网络互联的关键技能。
2 Simplified TCP/IP协议栈的特色
和嵌入式体系面向特定的运用相同,剖析嵌入式TCP/IP协议栈的特色和对传统的TCP/IP协议栈进行简化也要针对特定的体系环境和运用布景。离开了特定的体系环境和运用布景来评论嵌入式TCP/IP协议栈的特色和对TCP/IP协议栈进行简化是没有意义的。这儿所评论的嵌入式TCP/IP协议栈是针对那些等级低的8位/16位嵌入式体系能支撑嵌入式Internet直连体系结构而提出的。
嵌入式体系有限的处理才能以及存储资源相对缺少,因而在嵌入式Internet环境里运用规范TCP/IP协议栈是不合适的。把TCP/IP协议栈从一般的PC机移植到MCU,内存和内存办理成了瓶颈。为了既完成相应的网络功用又节约体系资源,需求对协议栈进行有针对的模块化削减。针对家电体系中的8位/16位MCU结构规划了一个TCP/IP协议簇的子集,称之为Simplified TCP/IP协议栈。其间包含IP、UDP、ARP和ICMP等协议的悉数或部分功用,对协议进行了有挑选的完成,尽最大或许坚持协议功用和机制上的完好。
Simplified TCP/IP协议栈依照网络体系分层思维规划,如图1所示。其间每一层都被规划成一个功用相对独立的模块,负责处理各自的数据,经过函数调用把操控权交给上层或基层的模块。
等级低嵌入式体系中一般没有实时多使命操作体系支撑,所以Simplified TCP/IP协议栈直接面临硬件。MCU中的程序结构一般是次序履行和硬件中止相配合的方法。嵌入式处理器的时钟频率低,地址、数据总线窄,所以一个IP包的处理要花许多的时刻。假如选用中止处理方法,必然影响其他中止和使命的履行。当体系中有实时数据收集、串口通讯中止、键盘中止等实时使命时,则会形成抵触。规划时需求合理区分中止处理程序,将无实时要求和费时的SimplifiedTCP/IP协议栈处理放在主程序次序循环中。对网络接口操控芯片选用查询式,即在其他中止使命的履行空隙处理Simplified TCP/IP协议栈,以献身响应速度交换体系可靠性,如图2所示。
3 TCP/IP协议栈的削减
一般操作体系可支撑完好的TCP/IP协议族,但嵌入式体系中大多很难做到,也不需做到。嵌入式体系中完成的协议要根据各个体系的特色及功用来进行规划。TCP/IP协议族中,只完成与实际需求有关的部分,而不运用的协议则一概不支撑。Simplified TCP/IP协议栈中支撑的协议。
3. 1 地址转化协议—ARP协议
ARP协议是某些网络接口(如以太网和令牌环网)运用的特别协议,ARP的地址解析功用是为IP地址和数据链路层运用的硬件地址供给动态地址映射。通用计算机体系中,ARP高速缓存一般规划成双向数据链的方式,这样整个缓存能够方便地动态增减。可是这种非线性存储的链表式缓存结构,在进行表项匹配查找时比较费时,不适用于嵌入式体系。因而ARP的地址缓存选用了线性数组方式的结构。它在内存中是接连线性存储的,查找速度快。嵌入式运用中节点不是许多,即ARP缓存容量不需求很大,因而将ARP高速缓存规划成固定巨细。被迫的嵌入式服务器主要是接纳来自客户的服务恳求,为客户供给服务,即嵌入式服务器不会主意向某一主机发数据帧。既然如此一直处于被迫状况的服务器彻底不需求向任何主机发送ARP恳求,设备只要能处理ARP恳求并回来ARP应对即可。鉴于这种状况,ARP协议中挑选对ARP应对部分进行完成。
