摘要：介紹嵌入式TCP/IP協(xié)議在低速處理器中的一種簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)方案，并成功應(yīng)用于某分布式監(jiān)控系統(tǒng)中。 關(guān)鍵詞：TCP/IP協(xié)議 嵌入式 ARM 在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日益普遍的今天，越來越多的嵌入式設(shè)備實(shí)現(xiàn)Internet網(wǎng)絡(luò)化。TCP/IP協(xié)議是一種目前被廣泛采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。嵌入式Internet的技術(shù)核心是在嵌入式系統(tǒng)中部分或完整地實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議。由于TCP/IP協(xié)議比較復(fù)雜，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，有必要將TCP/IP協(xié)議簡(jiǎn)http://www.rouxingban.com/電感廠家化。 圖1 協(xié)議處理 1 TCP/IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn) 嵌入式TCP/IP協(xié)議一般實(shí)現(xiàn)：ARP/RARP、IP、ICMP、TCP、UDP、HTTP、SMTP、FTP、TELNET等協(xié)議，協(xié)議處理的主要流程如圖1所示。 1.1 TCP協(xié)議的實(shí)現(xiàn) 工業(yè)控制領(lǐng)域傳輸層采用TCP協(xié)議、不用UDP協(xié)議，是考慮到實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中傳輸量并不大，而可靠性要求較高。TCP協(xié)議是面向連接的、端對(duì)端的可靠通信協(xié)議。它采用了許多機(jī)制來保證可靠傳輸，應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)顯得過于復(fù)雜。
TCP協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸可分為三個(gè)階段：建立連接、傳輸數(shù)據(jù)和斷開連接。它的實(shí)現(xiàn)過程可以用狀態(tài)機(jī)來描述。建立連接有兩種方法，即主動(dòng)打開和被動(dòng)打開。服務(wù)器端是一種被動(dòng)打開，它一直在偵聽連接請(qǐng)求;而客戶端是一種主動(dòng)打開，它發(fā)送連接請(qǐng)求以建立連接。研究發(fā)現(xiàn)，如果TCP層的上層實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端的應(yīng)用，可以將標(biāo)準(zhǔn)TCP狀態(tài)機(jī)建立連接過程中客戶端建立連接的狀態(tài)機(jī)部分簡(jiǎn)化掉。同理，如果應(yīng)用是基于客戶端的，可以將服務(wù)器端建立連接的狀態(tài)機(jī)部分簡(jiǎn)化掉。斷開連接有兩種方式：一是主動(dòng)斷開連接;另一是被動(dòng)斷開連接。被動(dòng)斷開連接的處理較為簡(jiǎn)單，但標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議的主動(dòng)斷開連接的狀態(tài)機(jī)部分過于復(fù)雜。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在需要主動(dòng)斷開連接的時(shí)候，發(fā)送一個(gè)Fin數(shù)據(jù)報(bào);接收到對(duì)Fin數(shù)據(jù)報(bào)的確認(rèn)后，再發(fā)送一個(gè)Reset數(shù)據(jù)報(bào)，即可順利完成一次主動(dòng)斷開連接。 標(biāo)準(zhǔn)的TCP協(xié)議使用慢啟動(dòng)的滑動(dòng)窗口機(jī)制。滑動(dòng)窗口是一種在流量控制和網(wǎng)絡(luò)傳輸效率之間折中的方案。它允許發(fā)送方在等待一個(gè)確認(rèn)之前發(fā)送多個(gè)窗口，其確認(rèn)是一種批量的確認(rèn)。研究滑動(dòng)窗口協(xié)議發(fā)現(xiàn)，滑動(dòng)窗口的一個(gè)極限情況，是只使用單個(gè)窗口，就變成了一種簡(jiǎn)單確認(rèn)的處理方法。使用該方法后，所有的處理只是對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送和確認(rèn)，節(jié)約了系統(tǒng)的資源，也使維護(hù)更加方便。為了協(xié)議的兼容性，需要通信的另一方也使用簡(jiǎn)單確認(rèn)方法。因?yàn)槿绻麑?duì)方使用較大的窗口，就可能造成處理器被淹沒。這個(gè)問題可以通過設(shè)置待發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的TCP頭部的Windows字段的大小解決。 在上述基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)TCP協(xié)議的流程圖如圖2所示。其中“不同狀態(tài)的相應(yīng)處理”指根據(jù)接收到的TCP報(bào)文準(zhǔn)備待發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)并將其發(fā)送到以太網(wǎng)上。這部分根據(jù)TCP所處的不同狀態(tài)，所做的處理是不一樣的。 1.2 IP協(xié)議 IP協(xié)議是TCP/IP的基礎(chǔ)，為不同網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)之間發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的操作序列提供無連接服務(wù)。通過在數(shù)據(jù)報(bào)前添加IP協(xié)議頭，使每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)具有尋址能力。嵌入式系統(tǒng)只把IP作為傳輸工具，進(jìn)行簡(jiǎn)化以完成主要的操作。得到IP包后，檢驗(yàn)IP頭部的版本、目的地址、校驗(yàn)和正確否，解析出協(xié)議類型字段，由此交給相應(yīng)的高層協(xié)議處理。發(fā)送IP包時(shí)，將緩沖區(qū)內(nèi)的源地址與目的地址互換，設(shè)置校驗(yàn)和，然后交給下層協(xié)議處理。不符合要求，則將此包丟棄。IP包最大可以為65KB，可以分段傳輸，而在嵌入式系統(tǒng)里根本無法容納如此大的數(shù)據(jù)包，因此一般不支持分段傳輸。所以限制MCU發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的方式以避免分段傳輸，從而減少程序復(fù)雜度。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
