一种新的嵌入式TCPIP协议栈的研究与实现
tcpip协议栈在嵌入式系统中的研究和应用.
上海大学硕士学位论文TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的研究和应用姓名:钱涨洋申请学位级别:硕士专业:测试计量技术与仪器指导教师:胡晓岚20070301上海大学硕士学位论文摘要I n t e r a c t现已成为社会重要的信息流通渠道。
嵌入式系统能够连接到L r t t e r n e t 上面,则可以方便、低廉地将信息传送到几乎世界上的任何一个地方。
嵌入式设备与I n t e r a c t的结合代表着嵌入式系统和网络技术的真正未来。
嵌入式系统网络化的前提是在嵌入式系统中实现T c P/I P协议栈。
本文的嵌入式T C P/I P协议栈的设计是在遵循标准的T C P/I P协议的基础下进行的。
结合资源受限的嵌入式系统软硬件环境及实际应用的需要,对通用计算机系统平台下的T C P/I P协议栈进行简化和改进,以实现一种能满足应用需要的嵌入式T C P/I P协议栈。
本设计采用了实时操作系统N u l e u s P l u s,在协议栈的设计中充分使用了N u l e u s P l u s提供的功能,将协议栈和操作系统进行有机的结合。
本文详细介绍了T C P/I P通信模块的软件架构、功能,各协议层处理程序的软件设计和实现,本课题还实现了S O C K E T编程接口,封装了协议栈大部分的底层操作,给顶层的应用程序提供了一个标准、易用的应用程序接口。
最后,对设计的嵌入式T C P/I P协议栈的进行了有效的测试。
本文采用了飞利浦公司的A R M T T D M I系列芯片L P C2292作为硬件开发平台的核心部件,并在L P C2292上移植了实时操作系统N u l e u s P l u s。
开发环境采用的是A D S1.2和T r a c e32。
关键词:T C P/I P协议栈A R M嵌入式系统N u c l e鹏P l l l sV上海大学硕士学位论文A b s t r a c tI n t e r n e t b e c o m e s i m p o r t a n t c h锄e l f o r i n f o r m a t i o n c o m m u n i c a t i o n i n t h e s o c i e t y n o w a d a y s.E m b e d d e d s t y s t e m c a r t t r a n s f e r i n f o r m a t i o n t o a n y p a r t o f t h e w o r l d i f i t g e t a c c e s s t o I n t e】m e t,c o m b i n a t i o n b e t w e e n E m b e d d e d e q u i p m e n t a n d I n t e r n e t r e p r e s e n t s t h e r e a l f u t u r e o f t h i s s y s t e m a n d n e t w o r k t e c h n o l o g y・u n d e r t h e c o n d i t i o n t h a t T C P/I P p r o t o c o l i s r e a c h e d i n e m b e d d e d s y s t e m,t h e n t h e s y s t e m C a n b e p u t i n t o n e t w o r k。
嵌入式TCP_IP协议栈的研究与开发
$
引言
嵌 入 式 &’()*’)( 是 近 几 年 随 着 嵌 入 式 系 统 的 广 泛 应 用 和
子网，再通过专用的 2)3 服务器作为子网设备路由器来转换 实现嵌入式系统与外部网的通信。 （ 通过专用的嵌入式网关连接。即嵌入式系统使用轻网 !） 络通讯技术与专用嵌入式网关连接， 运行 0,1 . &1 协议， 并提供
T
程序设计
在高级操作系统中可支持完整的 &’( ) *( 协议族，但在嵌
入式系统中大多很难做到， 也不需做到。首先嵌入式系统中实 现的协议要根据各个系统的特点及功能来进行设计其独特的 实现与需要有关的部分， 而不使用的协议则 一 &’( ) *( 协议族， 概不支持； 其次， 对于使用的协议， 根据具体应用， 也有必要作 简化。 比如： 对于温度、 烟雾和湿度传感器等传感器的每秒一次 地集中监控来说， 发送频繁， 但包较小， 只需前端设备向网络中 广播实时状态等数据即可， 选用 :=( 较为简单； 对要进入数据 库保存的数据采集监控结果， 因其可靠性要求， 则需用 &’(； 而 要实现 O.P 和 J?6V8 也照例采用的是 &’(， 并要实现应用层的 相关协议。 嵌入式 &’( ) *( 协议栈一般常实现： AD( ) DAD(、 *(、 *’9(、 总之， 在 &’( ) *( &’(、 :=(、 W&&(、 <9&(、 X&(、 &JL0J& 等协议。 协议栈的设计中要将嵌入式系统应用的领域，功能和处理器、 存储器、 选用的协议综合考虑， 获得最佳方案。 基本的协议处理 程序如图 ! 所示。 计算机工程与应用 !""!#$% $$;
嵌入式Internet中TCP／IP协议栈的研究与设计
【 关键 词】８ １ ｂ Ｕ，嵌 入 式 Ｉｔｒ ｅ ，嵌入 式 ＴＣ ／Ｐ协议 栈 ／ ６ ＭＣ ｎ ｅｎ ｔ ＰＩ
中图 分 类号 ：Ｔ ３３ Ｐ ９ 文献 标 识 码 ：Ａ
ＡＢ Ｔ Ｓ ＲＡＣＴ Ｎｏ ｔ ｅ ｅ ａ ｅ ｌ ｔ ｆ８ ｒ １ ｂ Ｍ ＣＵ ｎ ｔ ｅ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓ ｅ ｗ ｈ ｒ ｒ ｏ ｓｏ ｂ ｏ ６ ｉ ｈ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ．Ｗ ｈ ｎ ｔ ｅ ｃ ｅ ｓＩ ｔ ｒ ｅ ． ｈ ｅ ｙ ｄｆｉｕ ｔ ｈ ｎ ｓ ｅ ｈ ｙａｃ ｓ ｎｅ ｎ ｔ ｔ ｅｖ ｒ ｉ ｃ ｌ ｔ ｉｇ ｉ ｆ
ＫＥＹＷＯＲＤ ８ １ ｂＭＣＵ 。ｅ ｅ ｄ ｄ Ｉ ｔｒ ｅ ，ｅ ｅ ｄ ｄ ＴＣＰ／Ｐ ｐ ｏ ｏ ｏ ｔｃ Ｓ ／ ６ ｍｂ ｄ ｅ ｎ ｅｎ ｔ ｍｂ ｄ ｅ Ｉ ｒ ｔｃ ｌｓａ ｋ
在 网络 应用 日益普 遍 的今 天 ， 入 式设 备 的 网络 嵌 化 已经成 为一种 趋势 。要将 Ｉｔｒ ｅ 与嵌入 式设备 进 ｎｅ ｎ ｔ 行 结 合 ， 主要 困难 在 于 ，ｎｅｎ ｔ ＴＣ ／Ｐ协议 簇 其 Ｉｔｒｅ 的 ＰＩ 过于复杂 ， 对计 算机 的存 储器 、 运算速 度等方 面有较 高 要 求 ， 目前 大 多 数 嵌 入 式 设 备 是 ８位 和 １ 而 ６位 的
００ ５） ３ ０ １
【 摘 要】 目前 大 多数 嵌入式设 备是 ８位或 １ ６位 的 ＭＣ Ｕ，要将 Ｉｔｒｅ 与嵌 入式设 备进行 结合 ，其主要 困难在 ｎｅｎ ｔ
于 ，相对于 ８ １ ／ ６位低 速处理 器本身 资源 的限制 ，Ｉ ｔｒ ｅ ＴＣ ／Ｐ协议簇过 于 复杂 ，因此不可 能实现 完整 的 ｎｅｎ ｔ的 ＰＩ Ｔ ＰＩ Ｃ ／Ｐ协议栈 ，必须 根据实 际需求进 行精 简。针对 ８位或 １ ６位 的低档 ＭＣ 接入 Ｉｔｒ ｅ ，采用 ＭＣ Ｕ ｎｅｎ ｔ Ｕ＋软件 嵌入 Ｔ Ｐ Ｉ Ｃ ／Ｐ协议 的方法加 以实现 。 嵌入 式 Ｉｔｒｅ 对 ｎｅｎ ｔ中 Ｔ Ｐ Ｉ Ｃ ／Ｐ协议 栈 的实 现进行 了研 究与分析 ， 针对 每一层
嵌入式TCP／IP网络通信协议的实现-2019年文档资料
嵌入式TCP／IP网络通信协议的实现-2019年文档资料嵌入式ＴＣＰ／ＩＰ网络通信协议的实现Internet已经发展得更加商业化，更加面向消费者，尽管基本目的发生了改变，但其最初的质量标准（也就是开放式、抗毁性和可靠性）依然是必需的。
这些特性包括可靠传输数据、自动检测、避免网络发生错误等。
更重要的就是TCP/IP是一个开放式的通信协议，开放性就意味着在任何组合间，不管这些设备的物理特征有多大差异，都可以进行通信。
一、标准TCP/IP协议如同OSI参考模型一样，TCP/IP也是一种分层模型。
与OSI 参考模型不同的是，TCP/IP参考模型更侧重于互联设备间的数据传送，而不是严格的功能层次划分。
TCP/IP通过解释功能层次分布的重要性来做到这一点，但它仍为设计者具体实现协议留下很大的余地。
因此，OSI参考模型适用于解释互联网络的通信机制，而TCP/IP更适合做互联网络协议的市场标准。
TCP/IP协议是一套把因特网上的各种系统互联起来的协议组，可以保证因特网上数据准确又快速地传输。
TCP/IP协议是一个很大的协议族，通常表示为一个简化的四层模型。
这四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层。
二、IP协议的实现IP是TCP/IP协议中最为核心的协议。
所有的数据都以IP 数据报格式传输。
IP协议可以实现无连接数据报传送、数据报路由选择和差错控制的功能。
在本课题中，由于单片机资源有限，结合实际需要只实现了IP数据报传送和接收，没有实现路由选择算法和差错控制，同时也不支持IP数据报的分片和重组。
IP协议主要通过IP接收函数和IP发送函数两个函数实现。
（一）IP发送函数voidip_send对来自上层的数据，按照IP数据报的结构构造数据报。
通过调用ARP处理程序解析对应IP的物理地址。
若返回NULL值，则将数据存入一个已定义的结构体WAITE中，并发送ARP请求。
若返回对应IP的物理地址，则将数据交给底层以太网驱动程序处理。
一种嵌入式TCP／IP协议栈的设计与实现
［ 键 词 ］ 嵌 入 武 网 络 ；Ｔ Ｐ Ｉ ； 协议 栈 ；Ｗ ｅ 务 器 关 Ｃ ／Ｐ ｂ服 ［ 中图 分 类 号 ］ Ｔ ３３ ０ Ｐ ９．９ ［ 献标识码］Ａ 文 ［ 章 编 号 ］１ ７ —１０ （０ ８ ４一 ３ 一 ３ 文 ６ ３ ４ ９ ２ ０ ）Ｏ Ｎ３ １ Ｏ
嵌 入式 设备 的 网络化 已是 大势所 趋［ ］ １ ，从 技术 上讲 ，让嵌 人式 系统 联人 Ｉｔｒｅ 没 有一 个 固定 的 ｎ ｅｎ ｔ
方案 ，目前 采用 的方法 可 以归纳 为 ２种 ，即代 理和直 接 方式［ 。这 ２ 方式 的优 缺 点很 明显 ，其 原 因 ３ ］ 种
在 于这些 方案 在解 决 Ｔ Ｐ Ｉ Ｃ ／Ｐ协议 的复杂 性 和嵌入 式 系统功 能相对 简单 这一对 矛盾 时 ，都 是 向一个 方 向 走 ——实 现 复杂 Ｔ Ｐ Ｉ Ｃ ／Ｐ。如果裁 减 Ｔ Ｐ Ｉ Ｃ ／Ｐ协 议 栈［ ，则可 以实现 功 能完 善 和使 用方 便 简捷 的嵌 入式 ７ ］ 系统［ ８ 州 。笔者 以实 现嵌入 式 Ｗｅ ｂ服务 器 为例 ，探讨 了一种 裁减 ＴＣ ／Ｐ协 议栈 方 法 ，试 验表 明 该裁 ＰＩ
减 方法切 实可 行 。
１ 协 议 的取 舍 分析
众所 周 知 ，Ｔ Ｐ Ｉ Ｃ ／Ｐ协 议 族 由 几 百 种 网 络
应用层
通信协议 组 成 。不 可 能 也 没有 必 要 在嵌 入 式 系
统 中实现 Ｔ Ｐ Ｉ Ｃ ／Ｐ协议族 中所有 的协 议 。 因此 ， 必须针 对 特定 的嵌 入 式 应 用 有 选 择 性 地 对 这 些
（）ＴＰ Ｉ协议 层次 图 ａ ｃ／Ｐ
（ ｂ ）裁 减后实 现的 协议
IP协议栈在嵌入式系统中的研究和应用的开题报告
TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的研究和应用的开题报告一、选题背景和意义随着计算机网络和互联网技术的不断发展，越来越多的嵌入式系统需要连接到网络，并且需要实现网络通信功能。
TCP/IP协议栈作为计算机网络中最为基础和重要的协议之一，其在嵌入式系统中的研究和应用具有重要的实际意义和广泛的应用前景。
本课题将深入研究TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现方法、优化策略和应用技巧，旨在为嵌入式系统网络通信提供更加高效、可靠和安全的解决方案。
二、研究内容1. TCP/IP协议栈概述介绍TCP/IP协议栈的基本结构和功能，重点介绍TCP和IP协议的特点和工作原理。
2. 嵌入式系统中的TCP/IP协议栈实现方法探讨常见的TCP/IP协议栈实现方法，如操作系统自带的协议栈、第三方协议栈和裁剪版本的协议栈等，比较各种实现方法之间的优劣及适用场景。
3. TCP/IP协议栈的优化技巧介绍优化TCP/IP协议栈性能的方法和策略，包括减小数据包的大小、优化传输机制、改进网络拓扑结构等。
4. 嵌入式系统中的网络安全讨论嵌入式系统中的网络安全问题，包括防火墙、数据加密、身份认证、数据完整性保护等方面，并介绍常见的网络攻击和防范策略。
三、研究方法1. 文献调研：对TCP/IP协议栈和嵌入式系统相关的文献资料进行收集和整理，了解当前研究的最新进展和热点问题。
2. 实验验证：利用实验平台对各种实现方法和优化技巧进行测试和验证，比较性能和效果，并分析测试结果。
3. 系统设计：结合实际应用场景，设计TCP/IP协议栈的解决方案，包括选择适合的实现方法、配置优化策略和加强网络安全保护。
四、预期结果1. 研究TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现方法和优化策略，提高嵌入式系统的网络通信性能和稳定性，使其更加适应广泛的应用场景。
2. 探究嵌入式系统中的网络安全问题，设计有效的网络安全策略和保护机制，提高系统的安全性和可靠性。
3. 论文发表：将研究成果发表在相关学术期刊上，以推动研究领域的发展和进步，为嵌入式系统网络通信提供更加完善的解决方案。
一种嵌入式TCP／IP协议栈的设计与实现
Ｔ Ｐ Ｐ是几 百 种 网络 协 议 的集 合 。 用 计 算机 系统 有 足 够 的 Ｃ￣ 通
资 源 支持 通 信 协 议 在 内核 实 现 ， 此 完 整 的 Ｔ Ｐ Ｐ协 议 栈 （ 图 因 Ｃ￣ 如
１ 能够 在 数 据 传 输 的 可靠 性 和 数 据 流 量 的控 制 上 做 很 多 工作 。 ）
面。
（１ 无 关 于 系统 功 能 的协 议 削减 掉 。 即保 留必 需 的协 议 ， １ 将 而 对 其 它 无 关 协 议 进行 裁 剪 。 （１ 单 独 的 协议 进 行 简 化 。例 如 完 整 的 Ａ Ｐ协 议 支 持 以 太 ２对 Ｒ 网 、 牌 环 等 网 络 ． 是 嵌 入 式 系 统 可 能 是 面 向 于 某 ～ 具 体 类 型 令 但 网络 的 ， 于其 他 的部 分 就 可 以简 化 掉 。 对
通 过 Ｒ 一 ３ 或 Ｒ 一 ８ 等 间接 接 入 ．也 可 以通 过 网络 协议 直 接 Ｓ２２ Ｓ４ ５
提 下尽 可能 精 简 。 Ｔ Ｐ Ｐ协 议 栈 具 有 层 次 特 性 ．各 个 协 议 都 有 自己 的 数 据 格 Ｃ￣ 式 ， 次 发 送 数 据 都 要 进 行 上 下 层 协 议 的 数 据 交 换 ， 行 打 包 和 每 进
较 复 杂 。 由于 硬 件 平 台 的 差 别 ， 些 协 议 站 无 法 直 接 应 用 于 嵌 入 这
式 系统 ． 主要 表 现 在 以下 三 个 方 面 ： （１ 入 式 操 作 系 统 都 面 向特 定 的 领 域 和 需 求 ， 入 式应 用对 １ 嵌 嵌 实 时性 要 求 比较 高 。 ｆ１ 任 务 操 作 系 统 的 内 存 分 配 是 动 态 的 ， 是 在嵌 入 式 系统 ２多 但 中 片 Ｒ Ｍ 是 静 态 分 配 的 ，用 于存 放 收 到 的数 据包 的 的 空 间很 有 Ａ
嵌入式系统的TCPIP协议栈的研究与设计
嵌入式系统的TCP/IP协议栈的研究与设计高晓晶电子科技大学电子工程学院，成都（610054）E-mail: 40384719@摘要：本文首先介绍了嵌入式TCP/IP协议栈的研究意义和科研背景，然后针对嵌入式系统硬件资源较少，通常缺乏足够的CPU和存储器资源以支持整个TCP/IP协议族的问题，提出针对不同的网络应用对协议栈进行精简的方案，只保留其基本功能，以满足网络应用的需要。
关键词：嵌入式系统，TCP/IP，协议栈，Internet1. 引言Internet技术的不断发展，将丰富的信息带入了人们的日常生活以及生产生活中，Internet的应用领域也不断扩大，除了传统的信息检索、电子邮件、远程登陆外，各种新应用(如信息家电，远程数据采集，工业控制)也越来越受人们的关注。
接入Internet的主体也慢慢开始发生变化，越来越多的嵌入式应用需要支持网络功能。
实际上在全球每年的CPU出产量中，绝大部分是嵌入式的微处理器，可见嵌入式系统的应用比通用计算机系统广泛的多。
嵌入式系统的应用更是涉及制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等各个领域。
可见，如果将信息资源如此丰富的嵌入式系统接入Internet的话，将会给Internet的发展带来一个新的飞跃，真正实现全球资源共享。
嵌入式TCP/IP协议栈就是嵌入式系统接入Internet的基础，TCP/IP协议是一种全世界通用的网络协议，嵌入式系统只有服从这种通用协议才可以和别的系统建立联系，才可以接入Internet。
2. 嵌入式TCP/IP研究现状和主要困难在数据采集领域，一些小型监测设备需要增加网络功能来实现远程数据传输功能。
而现存的IP网诸如全球Internet网的趋势愈演愈烈，只要那些设备上实现了TCP/IP协议并增加一个网络接口，就可以方便的接入到现有的网络中，所以小型设备的网络接入技术一直是大家关注的焦点。
嵌入式TCP_IP协议栈的研究与开发_李明
嵌入式协议栈的研究与开发李明,康静秋,贾智平（山东大学计算机系，济南）（二滩水电开发公司，攀枝花)计算机工程与应用!""!#$%在三次握手建立连接的过程中，嵌入式系统作为监听状态的服务器端，始终为被动方，相当于被动打开后的&’()*+状态，等待对方发起连接。
当它接收到(,+数据片，它发出(,+-./0数据片并确认它已接收到的对方的(,+，此时变为(,+1*/*’2*3状态。
再接收到对方返回的一个仅含./0的空数据片，则三次握手完成，进入*().4&’(5*3状态，之后可以进行)/6数据通信。
在操作系统中，为防止旧的重复连接请求引起混乱，可以用复位1*(1)控制报文对这种情况进行处理。
收到复位1*7(*)信号后，若处于非同步状态（(,+ 81*/*’2*3、(,+ 8(*+)）状态，则回到&’()*+状态；若处于任意一种同步状态，它就异常终止连接并通知它的用户。
而嵌入式系统中取消了/&9(*状态，所以收到复位1*(1)控制报文时，回到&’()*+状态，实际处理时并没有记忆当前的状态，所以不需要作任何操作，并因为始终处于被动状态而从不发复位1*(*)报文。
在操作系统中，将端口号、’6地址、序列号、窗口尺寸等和响应的传输控制块)/4结合标示不同的连接，为不同的客户请求建立多个连接，一一对应，并发执行。
而在嵌入式)/6中实现如此复杂的操作不现实，故设计中没有记忆)/6连接所处的当前状态，也没有分开建立多个)/6连接。
分析如下：每从下层协议传来一个报文后，并不能比较报文段中的信息和)/4中的信息来进行处理，因为并没有记忆过去所建连接的有关信息，所以并不知道此连接是否存在，所处状态等，仅仅根据接收包内的有关信息（控制位和有无数据），来判断所处连接状态，来进行回应。
连接的概念在一定程度上，只是对客户端6/来说的，给它维持一个连接存在的假象。
而嵌入式服务器端因为不存储连接的信息，相当于没有连接的存在，对所有连接都响应，才可以在有限的系统资源的条件下实现了多连接。
嵌入式TCP-IP协议的探究与实现
嵌入式TCP/IP协议的探究与实现【摘要】随着科技水平的发展,嵌入式的网络通信也随之发展了起来,因此,我们要更加深入地对嵌入式TCP/IP协议进行探究和更深层次的功能实现。
本文对TCP/IP协议栈进行了分析,论述如何实现嵌入式以太网数据通信。
【关键词】嵌入式 TCP/IP协议以太网一、引言嵌入式网络通信在各个方面都得到了非常广泛的运用。
目前最常见的就是总线和USB数据传输方式,传输速度即使可以达到较快的水平,但是其并不能够满足长距离的数据传输。
因此,以太网能够弥补其在数据传输方面的缺陷。
以太网能够实现一百米距离点对点的数据传输,如果要实现更加远距离的数据传输,则需要使用路由器或者交换机来完成。
此文基于对CP2200嵌入式TCP/IP协议进行探究,并实现以太网嵌入式系统设计。
二、嵌入式TCP/IP协议的探究与实现TCP/IP协议栈从上到下分别是由应用层、运输层、网络层和网络接口层所组成的四层结构,每一层各司其职,都有着不同的网络协议。
依据软件实际使用的情况,在嵌入式系统当中为了达到网络通信的目的,需要对TCP/IP协议族进行裁剪。
在对软件进行初始化的时候,也对单片机同时进行了初始化,其中包括对系统时钟、定时器、端口和串口进行了初始化。
当然还有CP2200进行初始化,其中包括对MAC层和物理层进行初始化,并且中断使能。
在TCP/IP协议栈当中,运用层包含HTTP协议,运输层包含TCP协议和UDP协议,网络层包含ARP协议、IP协议和ICMP协议。
以下是嵌入式TCP/IP协议的每个模块的实现流程：1、HTTP协议模块。
HTTP协议的发送函数http_send（）即是TCP 协议的发送函数和数据信息的结合,但是http_ send（）函数主要是实现设计网页内容,JPEG的图片和HTML（超文本标记语言）等信息的使用依靠其函数实现。
2、TCP协议模块。
TCP协议的发送函数tcp_send（）是需要发送一个不包含任何数据的TCP报文,其作用是能够对字节头和校验和进行处理。
嵌入式TCP／IP协议栈LWIP的内部结构探索与研究
◇包含 有 实验性 扩 展 的用户 数 据报 协议 Ｕ Ｐ Ｄ （ ｓｒ ａａｒｍ Ｐｏｏｏ ； Ｕ ｅ ｔ ａ ｒｔ １ Ｄ ｇ ｃ） ◇包 括 阻塞控 制 、Ｒｒ’ 算 和快 速恢 复 及快 ｒ 估 Ｉ 速 转 发 的传输 控 制 协议 Ｔ Ｐ ｆｒｎｆｒ ｏ ｔ ｌ ｒ． Ｃ Ｔａ ｓ ｎｒ ｏ ｅＣ ｏＰ ｔｏ； ｏ １ ｃ） ◇具 有 专 门提 供 的 内 部 回调 应 用 编 程 接 口 Ｒ ｗ Ａ Ｉ（ ｐ ｌ ａ ｏ ｒ ｒｍｍ ｎ ｔ ｆｃ） 可 ａ Ｐ Ａ ｐｉ ｔ ｎＰｏ ａ ｉｇＩ ｅ ａ ｅ ， ｃｉ ｇ ｎｒ
关键 词 ：Ｌ Ｐ ＷＩ ￣基 本 结构 ；Ｌ Ｐ 内存 管理 ；Ｌ Ｐ ＷＩ ￣ ＷＩ ￣层 片理协议 ；Ｌ Ｐ ＷＩ ￣应用层接 口
０ 引言
Ｌ Ｐ ｆｉｈ — ｅ ｈ ｔｒｅ Ｐｏ ｃ１ ＷＩ Ｌｇ ｔ ｗ ｉ ｔｎｅｎ ｔ ｒｔ ｏ）是瑞 士 ｇ Ｉ ｏ
◇带 有 可选 择 的Ｂ ｒｅ ｙ ＥＡ Ｉｆ ｅｋ ｌ 接 ｌ Ｐ 多线 程情 ｅ
Ｖｏ．０ Ｎｏ３ １１ ．
Ｍ ａ ．２ ８ ｒ ｏ０
２ ０ 年３ ０ ８ 月
ｐｙｏｄ ａ ｌａ
ｌｔｌ ｏ ｅｎ
ｐｙｏ ｄ ａ ｌａ
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ｐｙｏｄ ａ ｌａ
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ｌ ｅ ｎ
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面提升性 能 。
要特 点如下 ： ◇支持 多 网络 接 Ｅ 下的Ｉ 发 ： ｌ Ｐ转 ◇ 支 持 网 间 控 制 报 文 协 议 Ｉ ＭＰ ｆｎｅｎ ｔ Ｃ Ｉｔｒｅ
Ｃ ｎｒｌ ｓａ ｅ ｒｔｃ １； ｏ ｔｏＭｅ ｓｇ ｓ ｏｏ ｏ） Ｐ
嵌入式TCPIP技术研究与应用
结论
本次演示对嵌入式TCP/IP技术进行了深入的研究和分析，总结了其优缺点、 应用场景和发展趋势。嵌入式TCP/IP技术在物联网、智能家居、工业自动化等领 域得到广泛应用，未来将与人工智能、云计算等先进技术相结合，进一步推动各 领域的发展。通过案例分析，我们发现嵌入式TCP/IP技术在智能家居和家庭安防 等领域的应用具有显著的优势和实际意义。
研究方法
本次演示采用了文献调研、技术分析和实验验证等多种方法来研究嵌入式 TCP/IP技术。通过文献调研，了解嵌入式TCP/IP技术的发展动态和应用现状；通 过技术分析，深入探讨嵌入式TCP/IP技术的实现原理和优劣性；通过实验验证， 对比不同嵌入式TCP/IP技术的应用效果和可靠性。
研究结果
通过研究，我们发现嵌入式TCP/IP技术具有以下优点：
1、灵活性强：能够适应各种网络环境，支持多种网络协议，方便地实现远 程控制和数据传输。
2、实时性好：支持实时通信，能够满足实时控制和数据传输的需求。
3、安全性高：采用加密技术和授权认证，能够有效保护网络通信的安全性 和隐私性。
4、成本低：随着嵌入式系统和网络技术的不断发展，嵌入式TCP/IP技术的 硬件设备和软件开发成本不断降低，适用于各种应用场景。
嵌入式TCP/IP技术包括TCP、UDP、IP、MAC等基本协议，它使得嵌入式设备 能够在互联网上进行数据传输和通信。TCP协议是一种面向连接的协议，它能够 保证数据传输的可靠性和顺序性；UDP协议则是一种无连接协议，它不需要建立 连接就可以直接发送数据；IP协议负责将数据包发送到目标；MAC协议则负责数 据包在局域网内的传输。
嵌入式TCPIP技术研究与应用
01 引言
03 研究方法
目录5 应用场景和发展前景
最新-基于ARM的嵌入式TCPIP协议的实现 精品
基于ARM的嵌入式TCPIP协议的实现
摘要介绍嵌入式协议在低速处理器中的一种简化实现方案，并成功应用于某分布式监控系统中。
关键词协议嵌入式
在网络应用日益普遍的今天，越来越多的嵌入式设备实现Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络化。
ＴＣＰ／ＩＰ协议是一种目前被广泛采用的网络协议。
嵌入式Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的技术核心是在嵌入式系统中部分或完整地实现ＴＣＰ／ＩＰ协议。
由于ＴＣＰ／ＩＰ协议比较复杂，而目前嵌入式系统中大量应用低速处理器，受内存和速度限制，有必要将ＴＣＰ／ＩＰ协议简化。
图1协议处理
１ＴＣＰ／ＩＰ协议的实现
嵌入式ＴＣＰ／ＩＰ协议一般实现ＡＲＰ／ＲＡＲＰ、ＩＰ、ＩＣＭＰ、ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＨＴＴＰ、ＳＭＴＰ、ＦＴＰ、ＴＥＬＮＥＴ等协议，协议处理的主要流程如图１所示。
１．１ＴＣＰ协议的实现
工业控制领域传输层采用ＴＣＰ协议、不用ＵＤＰ协议，是考虑到实时监控系统中传输量并不大，而可靠性要求较高。
ＴＣＰ协议是面向连接的、端对端的可靠通信协议。
它采用了许多机制来保证可靠传输，应用于嵌入式系统显得过于复杂。
ＴＣＰ协议数据传输可分为三个阶段建立连接、传输数据和断开连接。
它的实现过程可以用状态机来描述。
建立连接有两种方法，即主动打开和被动打开。
服务器端是一种被动打开，它一直在侦听连接请求；而客户端是一种主动打开，它发送连接请求以建立连接。
研究发现，如果ＴＣＰ层的上层实现服务器端的应用，可以将标准ＴＣＰ状态机建立连接过程中客户端建立连接的状态机部分简化掉。
同理，如果应用是基于客户端的，可以将服务器端建立连接的状态机部分简。
嵌入式WEB服务器中TCP-IP协议栈的设计与实现
嵌入式WEB服务器中TCP/IP协议栈的设计与实现
随着因特网的迅速发展，Web 应用越来越广泛。
由于Web 技术的开放性
和独立平台特性，大大降低了软件系统和通信系统的设计、维护工作量，节省
了人员培训费用，提高了现场测试和控制设备的管理水平。
而嵌入式Web 服务器将Web 服务器引入到现场测试和控制设备中，在相应的硬件平台和软件系统的支持下，使传统的测试和控制设备转变为具备了以TCP/IP 为底层通信协议，Web 技术为核心的基于互联网的网络测试和控制设备，有着一般Web 服务器
所不具有优势。
本文就嵌入式Web 服务器在通信协议的选择方面做了具体的研究。
1 嵌入式Web 服务器的结构分析
嵌入式Web 服务器运行的目标系统大多是各类专用设备，内存资源和存储器资源非常有限，它通常作为一种监控、管理手段去控制和配置各种电子设备，
实现设备的智能化和信息化。
嵌入式Web 服务器的应用系统框架如下图所示：
图1 嵌入式Web 服务器的应用系统框架
图1 虚线框中的是嵌入式Web 服务器的框架结构，用户接口库是嵌入式Web 服务器和其他设备的控制接口。
内嵌于设备的Web 服务器可以向任何接
入它所在网络的合法用户提供统一的基于浏览器方式的操作和控制界面，浏览
器成了设备的前端控制板。
而HTTP 引擎是Web 服务器的核心，Web 服务器同Web 浏览器之间的通信是通过HTTP 协议进行的，这一通用的、无状态的、面向对象的协议是Web 浏览器和Web 服务器之间的应用层协议，是建构在TCP/IP 协议基础之上的。
因此在嵌入式Web 服务器中，TCP/IP 协议栈的实现。
嵌入式TCP／IP协议栈的研究与实现
嵌入式TCP／IP协议栈的研究与实现
张立众
【期刊名称】《企业科技与发展：上半月》
【年(卷),期】2007(000)09X
【摘要】文章以ZLG的协议栈为例，讨论基于EasyARM2200实验平台的嵌入式TCP/IP协议栈的实现方法及过程，着重而又详细地分析和说明了在此嵌入式系统中对TCP协议的处理方法。
并通过ARM实验平台与上位机之间TCP/IP协议的通信来对嵌入式TCP/IP协议栈的实现进行验证。
【总页数】2页(P63-64)
【作者】张立众
【作者单位】陕西理工学院电气系,陕西汉中723003
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.04
【相关文献】
1.ZLIP TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的应用 [J], 李威;殷志坚
2.嵌入式瘦服务器中TCP/IP协议栈的研究与实现 [J], 阙建荣;卿立军
3.一种新的嵌入式TCP/IP协议栈的研究与实现 [J], 龙鹏飞;宫蓉蓉
4.嵌入式TCP/IP协议栈的研究与实现 [J], 张立众
5.网络化温室控制器中嵌入式TCP／IP协议栈的研究与实现 [J], 刘忠超;田金云因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
IP协议栈在嵌入式系统中的研究和应用的开题报告
TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的研究和应用的开题报告
一、选题背景和意义
随着物联网技术的快速发展和应用，嵌入式系统已成为实现物联网中物理节点和互联网之间通信的重要技术手段。
嵌入式系统通常采用TCP/IP协议栈来实现网络通信。
因此，研究TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的应用，对于实现物联网通信的稳定性和性能都具有重要意义。
二、研究内容
（1）TCP/IP协议栈的概念及特点。
（2）嵌入式系统中TCP/IP协议栈的架构和实现方式。
（3）TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的应用实例分析。
（4）TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的性能分析。
（5）TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的优化方法和思路。
三、研究方法和技术路线
（1）文献研究法
通过查阅相关文献和资料，了解TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的发展现状、应用案例和优化方法，为后续研究提供理论指导和参考。
（2）仿真实验法
利用仿真实验对比分析不同TCP/IP协议栈的性能表现，探讨其在嵌入式系统中的适用性和局限性。
（3）实际应用法
在实际的嵌入式系统中，通过构建通信系统和进行实际应用测试，验证TCP/IP协议栈的稳定性和性能表现，并针对性地提出优化方案。
四、预期成果及应用价值
（1）探究TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的应用和优化方法，提高通信系统的稳定性和性能。
（2）为嵌入式系统开发人员提供技术参考和优化思路，促进物联网技术的快速发展和应用。
（3）在工业自动化控制、智能家居、智能交通等领域具有广泛应用价值。
IP在嵌入式系统中的研究与实现的开题报告
TCP/IP在嵌入式系统中的研究与实现的开题报告一、选题背景与意义当前，嵌入式系统已经广泛应用于工业控制、通信、医疗、航空航天等领域，成为这些领域中不可或缺的技术手段。
而在嵌入式系统的网络通信中，TCP/IP协议是必不可少的一部分，它在互联网的通信、多媒体数据传输等方面都有着广泛的应用。
但是，由于当前嵌入式系统的资源限制、处理速度等方面的限制，TCP/IP协议在嵌入式系统中的实现面临着许多挑战。
因此，对于TCP/IP在嵌入式系统中的研究与实现，有着很高的研究价值和实际意义。
二、研究内容与方法本研究的研究内容主要包括以下几个方面：1. 嵌入式系统的特点分析：包括嵌入式系统的硬件资源限制、实时性要求等特点，分析这些特点对TCP/IP协议的实现有着哪些影响。
2. TCP/IP协议的各层实现原理：从物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层五个方面对TCP/IP协议进行分析，理解TCP/IP协议各层的实现原理。
3. TCP/IP协议在嵌入式系统中的实现：基于嵌入式系统的特点和TCP/IP协议的实现原理，介绍TCP/IP协议在嵌入式系统中的实现方法和技术。
4. 实际案例应用：选取一些常见的嵌入式系统应用场景，通过实验和测试验证TCP/IP 协议在嵌入式系统中的实际应用效果，探索TCP/IP协议在嵌入式系统应用中的优化和调整方法。
本研究采用文献资料调研、实验研究等方法，以深入了解TCP/IP协议在嵌入式系统中的实现方法和技术，并结合实际应用场景进行实验和测试，探索TCP/IP协议在嵌入式系统应用中的最优解决方案。
三、预期成果本研究预期获得以下成果：1. 对嵌入式系统的特点和TCP/IP协议的实现原理有更深入的了解，掌握TCP/IP协议在嵌入式系统应用中的实现方法和技术。
2. 设计和实现一套TCP/IP协议在嵌入式系统中的解决方案，并进行测试和调优，验证其在实际应用场景中的优化效果。
3. 实现的TCP/IP协议在嵌入式系统中的应用案例，可供学术界和工业界参考和借鉴。
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一种新的嵌入式TCP/IP协议栈的研究与实现2007-06-18 嵌入式在线收藏| 打印嵌入式Internet是近几年随着嵌入式系统的广泛应用和计算机网络技术的发展而兴起的一项新兴概念和技术。
单片机或微控制器(MCU,Micro ControllerUnit)被广泛应用在家庭和工业的各个领域,通称嵌入式系统。
1引言嵌入式系统具有以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪等特点,赢得了巨大的市场,在应用数量上远远超过了各种通用计算机。
随着Internet/Intranet的发展,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。
如何通过Internet共享嵌入式设备的信息,实现设备的远程访问、控制和管理,对接入到网络上各个节点的设备实时监控,这就是设备接入互联网需要解决的问题。
TCP/IP协议是标准的网络协议,如果能把TCP/IP协议嵌入到设备的MCU中,就可以通过它在设备和Internet 之间建立通信链路,这样就解决了设备与网络互联的关键技术。
2Simplified TCP/IP协议栈的特点和嵌入式系统面向特定的应用一样,分析嵌入式TCP/IP协议栈的特点和对传统的TCP/ IP协议栈进行简化也要针对特定的系统环境和应用背景。
离开了特定的系统环境和应用背景来讨论嵌入式TCP/IP协议栈的特点和对TCP/IP协议栈进行简化是没有意义的。
这里所讨论的嵌入式TCP/IP协议栈是针对那些低档的8位/16位嵌入式系统能支持嵌入式Interne t直连体系结构而提出的。
嵌入式系统有限的处理能力以及存储资源相对缺乏,因此在嵌入式Internet环境里使用标准TCP/IP协议栈是不合适的。
把TCP/IP协议栈从普通的PC机移植到MCU,内存和内存管理成了瓶颈。
为了既实现相应的网络功能又节省系统资源,需要对协议栈进行有针对的模块化裁减。
针对家电系统中的8位/16位MCU结构设计了一个TCP/IP协议簇的子集,称之为Simplified TCP/IP协议栈。
其中包括IP、UDP、ARP和ICMP等协议的全部或部分功能,对协议进行了有选择的实现,尽最大可能保持协议功能和机制上的完整。
Simplified TCP/IP协议栈按照网络体系分层思想设计,如图1所示。
其中每一层都被设计成一个功能相对独立的模块,负责处理各自的数据,通过函数调用把控制权交给上层或下层的模块。
低档嵌入式系统中一般没有实时多任务操作系统支持,所以Simplified TCP/IP协议栈直接面对硬件。
MCU中的程序结构一般是顺序执行和硬件中断相配合的方式。
嵌入式处理器的时钟频率低,地址、数据总线窄,所以一个IP包的处理要花很多的时间。
如果采用中断处理方式,势必影响其他中断和任务的执行。
当系统中有实时数据采集、串口通信中断、键盘中断等实时任务时,则会造成冲突。
设计时需要合理划分中断处理程序,将无实时要求和费时的SimplifiedTCP/IP协议栈处理放在主程序顺序循环中。
对网络接口控制芯片采用查询式,即在其他中断任务的执行间隙处理Simplified TCP/IP协议栈,以牺牲响应速度换取系统可靠性,如图2所示。
3TCP/IP协议栈的裁减普通操作系统可支持完整的TCP/IP协议族,但嵌入式系统中大多很难做到,也不需做到。
嵌入式系统中实现的协议要根据各个系统的特点及功能来进行设计。
TCP/IP协议族中,只实现与实际需要有关的部分,而不使用的协议则一概不支持。
Simplified TCP/IP协议栈中支持的协议。
3. 1地址转换协议—ARP协议ARP协议是某些网络接口(如以太网和令牌环网)使用的特殊协议,ARP的地址解析功能是为IP地址和数据链路层使用的硬件地址提供动态地址映射。
通用计算机系统中,ARP高速缓存一般设计成双向数据链的形式,这样整个缓存可以方便地动态增减。
但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,不适用于嵌入式系统。
因此ARP的地址缓存采用了线性数组形式的结构。
它在内存中是连续线性存储的,查找速度快。
嵌入式应用中节点不是很多,即ARP缓存容量不需要很大,因此将ARP高速缓存设计成固定大小。
被动的嵌入式服务器主要是接收来自客户的服务请求,为客户提供服务,即嵌入式服务器不会主动向某一主机发数据帧。
既然如此始终处于被动状态的服务器完全不需要向任何主机发送ARP请求,设备只要能处理ARP请求并返回ARP应答即可。
鉴于这种情况,ARP协议中选择对ARP应答部分进行实现。
3. 2网际协议—IP协议IP协议是TCP/IP协议簇中最为核心的协议,提供不可靠的无连接的数据报传送服务。
所有的TCP、UDP和ICMP数据都以IP数据报的格式传输。
IP协议非常重要,实现比较复杂。
从实现Simplified TCP/IP协议栈的要求出发,约简IP协议需要把握两个原则:①对接收到的IP数据报进行处理,向上层协议进行提交;②负责对UDP报文进行封装,交给数据链路层进行装帧。
当设备收到发给自己的数据报时,首先判断是否是自己的数据报,若不一致则丢弃该数据报;否则进行IP校验和的验证,当数据报无误后,去掉IP头部,将IP数据提交上层处理。
一般情况下,数据包要经过不同的物理网络,则IP层必须支持数据包的分片和重装。
但I P的分片和重组所需的开销比较大,而现有的网络一般都支持以太网,并且在此次应用的8/16位嵌入式系统中,传输的数据都是一些数据量比较小的状态信息或者控制信息。
因此数据报都不会超过协议所限制的1500字节。
如果极少数数据实在比较大,可以在程序中进行处理,分批次进行传输。
因此可以裁减掉IP的分片和重组功能。
而IP数据包的路由功能则交给默认网关执行。
3. 3网际控制报文协议———ICMP协议ICMP协议是IP网络内为控制、测试、管理功能而设计的协议。
ICMP的报文类型很多,不同类型的报文由类型和代码字段共同决定。
为了了解设备是否可达, Simplified TCP/I P协议栈中主要实现了回显请求和应答报文的功能。
该程序发送ICMP回显请求报文给目的主机,并等待ICMP回显应答。
对于处于被动状态设备而言,不需要主动发送回显请求,只要能够识别来自其他客户的回显请求并发送回显应答就可以了。
为了能够使用户了解设备是否可达,应当能够对Ping的回显请求给予应答。
3. 4用户数据报协议—UDP协议Simplified TCP/IP协议栈中的传输层中,选用UDP作为传输层协议。
从理论上看,TCP 的可靠性是以许多复杂措施及由此而增加的开销为代价换来的。
TCP提供面向链接的、可靠的服务,而UDP是无面向链接的。
由于UDP没有可靠性的保证机制,因此能全速地进行数据通信(即充分发挥物理通信设备的速度);又因为UDP没有点对点接入的要求,可以实现“一对多点”,“多对多点”的广播和多点播发信息。
UDP的不可靠传输的缺陷,可以在使用UDP时,在应用层增加提高UDP可靠性的代码来弥补。
譬如给数据添加顺序标记,因而能在应用层发现数据的丢失和乱序,从而加以更正;采用应答确认机制,确保数据安全到达接收者等。
由于嵌入式系统的CPU速度有限、代码不能太长、传输率是关键等特殊要求,一般来讲,在嵌入式设备接口时,快速、简单地与嵌入式设备进行双向数据传输是首为重要的。
所以减少和嵌入式设备之间的往返信息,使网络成为一种更为高效的通信媒介将是嵌入式网络协议设计的必由之路。
而UDP协议的开销很小,传输率比TCP高出很多,实时性更强。
所以嵌入式TCP/IP协议中采用UDP协议作为运输层协议,不失为明智之举。
嵌入式系统中也可能存在对数据传输可靠性要求很高的情况。
由于UDP协议没有计时机制、流量控制或拥塞管理机制、应答、紧急数据的加速传送等功能,因此在应用层协议中加入相应的措施,如给数据报加上顺序标识、定时等待、采用重传机制等辅助性的操作来弥补它的缺陷。
从应用的角度看, Simplified TCP/IP协议栈主要是应用于家用电器上网。
对于温度、烟雾和湿度传感器等的每秒一次地集中监控来说,发送频繁,包较小,只需前端设备向网络中广播实时状态等数据即可,因此选用UDP较为合适。
4Simplified TCP/IP协议栈处理流程Simplified TCP/IP协议栈接收数据包的过程就是解析数据包的过程。
首先当一个数据帧到达时,网络接口控制程序将其读入缓冲区,检查协议类型字段,如值依次为0x0800,表示数据域内为IP包;值依次为0x0806,表示数据域内为ARP包[6]。
由此以确定使用那种协议模块来处理此分组。
去掉以太网帧首部的数据包将被分配到IP缓存或者ARP缓存。
接着,由I P协议处理模块或ARP协议处理模块继续解析。
ARP根据包的类型,或者更新ARP地址映射表或者发送ARP应答。
IP协议处理模块对数据包解析后,将数据交给UDP协议处理模块或ICMP协议处理模块。
ICMP协议模块会发回一个ICMP回显应答包。
Simplified TCP/I P协议栈发送数据包的过程是封装数据包的过程,数据经过某层协议的处理,就会在数据包首部增加某种格式的头部。
在IP协议模块处理数据包的过程,它要通过调用ARP协议获得对方主机的物理地址。
Simplified TCP/IP协议栈处理流程如图3所示。
图3Simplified TCP/IP协议栈处理流程图5总结与展望为了验证方案的可行性,实验中以简单图像的传输为研究对象,检验Simplified TCP/IP 协议栈的运行效果。
从测试结果可看出,大流量的图像传输系统中发生数据报的几率还是比较大的。
当然,如果是应用在数据流量不是很大,仅有一些少量数据和简单的控制指令或反馈信息的应用系统中,运行的情况会更好一些。
目前Simplified TCP/IP协议栈技术还有一些不完善的地方。
比如在数据量大的网络中减小数据报的丢失率,更有效的进行拥塞控制等,这些都是今后的努力方向。
另外,还需要进一步优化代码,提高SimplifiedTCP/IP协议栈的性能。