基于ARM微處理器TCP/IP協(xié)議棧LwlP實現(xiàn)
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隨著嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的日益結(jié)合，越來越多的嵌入式設(shè)備需要實現(xiàn)Internet網(wǎng)絡(luò)化，支持嵌入式設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，已成為嵌入式領(lǐng)域重要的研究方向。而目前嵌入式系統(tǒng)中大量應(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，LwIP作為較為成熟的嵌入式TCP／IP協(xié)議棧受到了廣泛的應(yīng)用。
1 硬件平臺
本通信系統(tǒng)的硬件平臺由以下幾個部分組成：S3C2410主CPU芯片控制嵌入式外圍設(shè)備的存儲、通信、保護、調(diào)試、顯示等操作；DSP和FPGA負責(zé)信號數(shù)據(jù)的采集和處理；CS8900A負責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收發(fā)；其他部分還包括串口RS232的通信、LCD的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲FLASH和SDRAM以及其他硬件控制等。本硬件通信平臺的原理框圖如圖1所示。
2 TCP／IP協(xié)議棧LwIP的移植
LwIP由幾個模塊組成，除TCP／IP協(xié)議的實現(xiàn)模塊外(IP，ICMP，UDP，TCP)，還有包括許多相關(guān)支持模塊。這些支持模塊包括：操作系統(tǒng)模擬層、緩沖與內(nèi)存管理子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口函數(shù)及一組Internet校驗和計算函數(shù)。緩沖與內(nèi)存管理子系統(tǒng)等大部分模塊LwIP都已經(jīng)獨立出來，在移植的過程中不需要改動，我們只需要實現(xiàn)操作系統(tǒng)模擬層以及底層硬件驅(qū)動就可以正常工作。
操作系統(tǒng)模擬層存在的目的主要是為了方便LwIP的移植，它在底層操作系統(tǒng)μcosⅡ和LwIP之間提供了一個接口。這樣，我們在移植LwIP到一個新的目標(biāo)系統(tǒng)時，只需修改這個接口即可。操作系統(tǒng)模擬層需要實現(xiàn)信號量操作函數(shù)、郵箱操作函數(shù)和線程操作函數(shù)三類。
為支持操作系統(tǒng)模擬層，還需要完成與CPU或編譯器相關(guān)的定義，如數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長度、字的高低位順序等，這些應(yīng)該與實現(xiàn)μC／OS-Ⅱ時相一致。另外需要注意的是由于一個網(wǎng)絡(luò)可能由不同的體系結(jié)構(gòu)的CPU組成，其字節(jié)順序可能有兩種方式：Little-endian順序和Big-endian順序。需要注意字節(jié)順序的相互匹配。
3 底層網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的實現(xiàn)
底層網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的框架LwIP已經(jīng)為我們實現(xiàn)了絕大部分(如圖2所示)，我們只需要在作者設(shè)計好的框架中完成與底層硬件相關(guān)的部分即可。即我們只需要實現(xiàn)與硬件相關(guān)的網(wǎng)卡初始化函數(shù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包發(fā)送函數(shù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包接收函數(shù)。
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