嵌入式單片機PPP協(xié)議的應用介紹
加入技術交流群
PPP協(xié)議(Point-to-Point Protocol)提供了在串行點對點鏈路上傳輸數據報的方法，支持異步8位數據及位導向的同步連接(如ISDN)。它提供了一種管理兩點間會話的有效方法，正在取代SLIP（Serial Line Interface Protocol）協(xié)議成為點對點網絡的標準。
嵌入式單片機PPP協(xié)議是在單片機中嵌入PPP協(xié)議，以實現單片機與計算機之間的PPP數據傳輸，使它既可以作為PPP連接的客戶端，也可以作為獨立的PPP服務器端來使用。它在家電控制和小型數據傳輸系統(tǒng)中具有非常廣闊的應用前景，并且具有成本低、傳輸穩(wěn)定等特點，是當前單片機研究的熱門話題之一。
1 PPP的工作原理
PPP采用高級數據鏈路控制(HDLC)協(xié)議作為在對點鏈路上分裝數據報的基本方法。使用可擴展的鏈路控制協(xié)議(LCP)來建立、配置和測試數據鏈路。用網絡控制協(xié)議簇(NCP)來建立和配置不同的網絡層協(xié)議，PPP允許同時采用多種網絡層協(xié)議。
為了建立點對點鏈路上的通信連接，發(fā)送端PPP首先發(fā)送LCP幀，以配置和測試數據鏈路。在LCP建立好數據鏈路并協(xié)調好所選設備后，發(fā)送端PPP發(fā)送NCP幀，以選擇和配置一個或多個網絡層協(xié)議。當所選的網絡層協(xié)議配置好后，便可以將各網絡層協(xié)議的數據包發(fā)送到數據鏈路上。配置好的鏈路將一直處于通信狀態(tài)，直到LCP幀或NCP幀明確提示關閉鏈路，或有其它的外部事件發(fā)生。PPP連接狀態(tài)圖如圖1所示。
|
1.1 連接死亡階段
一個連接的開始和結束都要經歷這個階段。當一個外部事件指示物理層已準備好并可使用時，PPP進入建立連接階段。此時，LCP自動機處于初始階段。當它向鏈路建立階段轉換時將給LCP自動機發(fā)送一個UP事件信號。
1.2 連接建立階段
LCP用于交換配置信息包、建立連接。一旦一個配置成功的信息包發(fā)送且被接收，就完成了交換，進入LCP開啟狀態(tài)。所有的配置選項都假定使用默認值，除非在配置交換過程中被改變。只有那些與特定的網絡層協(xié)議無關的選項才會被LCP配置。收到LCP配置數據包將使鏈路從網絡層協(xié)議階段或者認證階段返回到鏈路建立階段。
1.3 認證階段
在某些連接情況下，希望在允許網絡層協(xié)議交換數據前對等實行認證。默認情況下，是不要求認證的。認證要求必須在建立連接階段提出，然后進入認證階段。如果認證失敗，將進入連接終止階段。在此階段只對連接協(xié)議、認證協(xié)議、連接質量測試數據包進行處理。
1.4 網絡層協(xié)議階段
一旦PPP完成上述階段，便進入網絡協(xié)議階段。每一個網絡層協(xié)議 (例如IP、IPX、AppleTalk等)必須有相應的網絡控制協(xié)議(NCP)單獨配置，每個網絡控制協(xié)議都可以隨時打開或關閉。此階段，LCP協(xié)議自動狀態(tài)機處于打開狀態(tài)，接收到的任何不支持的協(xié)議數據包都會被返回一個協(xié)議拒絕包，而接收到的所有支持的數據包都將被丟棄。此時，鏈路上流通的是LCP數據包、NCP數據包以及網絡協(xié)議數據包。
1.5 終止連接階段
PPP連接可以隨時被終止。LCP通過交換連接終止包來終止連接。當連接被終止時，PPP會通知物理層采取相應的動作。只有當物理層斷開，連接才會真正被終止。此階段，接收到的所有非LCP數據包都將被丟棄。
2 PPP數據結構
PPP數據幀的結構如表1所示，PPP協(xié)議標志如表2所示。
|
|
每個PPP數據包的開始和結束都有一個0x7E的數據標志。在開始標志后，緊跟2個HDLC常量：地址常量0xFF和控制常量0x03。協(xié)議域長度通常為2字節(jié)，表示信息域里包含的是哪種協(xié)議以及它的處理信息。隨后是代碼(Code)、標識符(ID)和長度域(Length)。事實上它們都是信息域(Payload)的一部分。信息域長度最多為1500字節(jié)。代碼部分用來指示LCP、PAP、IPCP或者CHAP協(xié)議數據包中的某種類型。通常情況下，用來表示IP自尋址信息數據包的標識是0x45。ID對于每一幀來說都是唯一的，所有協(xié)議間的商談和響應都通過ID聯系在一起。只有當PPP協(xié)議幀被壓縮成IP尋址信息包時例外。這個時候ID表示的是一種服務類型。有效載荷部分是可變的，并能隨著請求和響應的變化作相應的改變。在IP自尋址情況下，IP數據包的大小與PPP協(xié)議幀的大小是兼容的，有效載荷包含有關協(xié)議的商談和數據包的保持。然后是一個長度為2字節(jié)循環(huán)冗余檢驗碼，以檢測數據幀中的錯誤。由于標志字符的值是0x7E，因此當該字符出現在信息字段中時， PPP需要對它進行轉義。具體實現過程如下：
(1)當遇到字符0x7E時，需連續(xù)傳送2個字符：0x7D和0x5E，以實現標志字符的轉義。
(2)當遇到轉義字符0x7D時，需連續(xù)傳送2個字符：0x7D和0x5D，以實現轉義字符的轉義。 linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
評論