基于ARM和eCos的嵌入式WEB服務(wù)器設(shè)計(jì)

　　4．1 IP處理

　　LwIP僅能實(shí)現(xiàn)IP層大部分基本功能。它雖然能夠發(fā)送、接收以及轉(zhuǎn)發(fā)信息包，但不能接收和發(fā)送IP分片包，也不能處理攜帶IP參數(shù)選項(xiàng)的信息包。不過(guò)對(duì)大多數(shù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這不會(huì)成為問(wèn)題。

　?、俳邮招畔?duì)于到達(dá)的IP信息包，可由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)調(diào)用ip_input()函數(shù)開(kāi)始處理，并在這里完成對(duì)IP版本字段及包頭長(zhǎng)度的初始完整性檢查，同時(shí)還要計(jì)算和驗(yàn)證包頭校驗(yàn)和。

　?、诎l(fā)送信息包。外發(fā)的信息包由ip_output()函數(shù)處理，該函數(shù)使用ip_route()函數(shù)查找適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)接口來(lái)傳送信息包。當(dāng)外發(fā)的網(wǎng)絡(luò)接口確定后，信息包傳給以外發(fā)網(wǎng)絡(luò)接口為參數(shù)的ip_output_if()函數(shù)。

　?、坜D(zhuǎn)發(fā)信息包。如果沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)接口的地址與到達(dá)信息包的目標(biāo)地址相同，信息包應(yīng)被轉(zhuǎn)發(fā)。這項(xiàng)工作由ip_ forward()函數(shù)完成。

　　④ICMP處理。ICMP處理相當(dāng)簡(jiǎn)單。ip_input()函數(shù)收到的ICMP信息包被移交給icmp_input()函數(shù)，后者對(duì)ICMP包頭解碼，然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭?dòng)作。

　　4．2 UDP處理

　　UDP是被用來(lái)在不同進(jìn)程問(wèn)分解信息包的簡(jiǎn)單協(xié)議。每個(gè)UDP會(huì)話的狀態(tài)保存在一個(gè)PCB結(jié)構(gòu)體中。UDP PCB保存在一個(gè)鏈表中，當(dāng)一個(gè)UDP數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)對(duì)這個(gè)鏈表進(jìn)行匹配檢索。

　　4．3 TCP處理

　　TCP屬于傳輸層協(xié)議，它為應(yīng)用層提供了可靠的字節(jié)流服務(wù)。對(duì)它的描述要比對(duì)其他協(xié)議的描述復(fù)雜的多，其代碼占了LwIP代碼總量的50％。基本的TCP處理過(guò)程被分割為6個(gè)功能函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，tcp_input()、tep_ process()及tcp_receive()函數(shù)與TCP輸入有關(guān)，tcp_write()、tcp_enqueue()及tcp_output()則用于TCP輸出。TCP的處理過(guò)程如圖5所示。

　　4．4 應(yīng)用程序接口設(shè)計(jì)

　　LwIP API專為L(zhǎng)wIP設(shè)計(jì)，所以它可以充分利用LwIP的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)目標(biāo)。LwIP API與BSDAPI類似，但操作相對(duì)低級(jí)。API不需要在應(yīng)用程序和協(xié)議棧之間復(fù)制數(shù)據(jù)，因?yàn)閼?yīng)用程序可以巧妙地直接處理內(nèi)部緩沖區(qū)。另外，BSD Socket API易于理解，并且很多應(yīng)用程序?yàn)樗鴮?，所以LwIP保留一個(gè)BSD Socket兼容層是很有用的。

　　鑒于TCP／IP協(xié)議棧的處理模式，APl分成兩部分實(shí)現(xiàn)。如圖6所示，一部分作為應(yīng)用程序的連接庫(kù)實(shí)現(xiàn)，另一部分在TCP／IP進(jìn)程內(nèi)實(shí)現(xiàn)。這兩部分之間采用由操作系統(tǒng)模擬層提供的進(jìn)程間通信機(jī)制(IPC)進(jìn)行通信。當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)采用以下3種IPC方式：共享內(nèi)存、消息傳遞和信號(hào)量。雖然這些IPC方式被操作系統(tǒng)支持，但它們并不需要操作系統(tǒng)底層支持，實(shí)際上是操作系統(tǒng)模擬層在模擬它們。

　　結(jié) 語(yǔ)

　　基于實(shí)時(shí)內(nèi)核eCos，在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了LwIP協(xié)議棧的移植與優(yōu)化。移植優(yōu)化后的LwIP棧做為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模塊運(yùn)行，代碼占用40 KB的ROM，實(shí)現(xiàn)了Ethernet／IP／TCP網(wǎng)絡(luò)功能，并提供了模塊API，與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接?；贚wIP的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用任務(wù)與其他非網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用任務(wù)在eGos實(shí)時(shí)內(nèi)核管理下協(xié)調(diào)運(yùn)行。進(jìn)一步增強(qiáng)了協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)安全性與穩(wěn)定性，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。“eCos／LwIP協(xié)議?！奔軜?gòu)有望應(yīng)用在信息家電和網(wǎng)絡(luò)化的儀器、儀表方面。

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