基于ARM微處理器TCP/IP協議棧LwlP實現
隨著嵌入式系統與網絡的日益結合,越來越多的嵌入式設備需要實現Internet網絡化,支持嵌入式設備接入網絡,已成為嵌入式領域重要的研究方向。而目前嵌入式系統中大量應用低速處理器,受內存和速度限制,實現完整的TCP/IP協議較為困難,LwIP作為較為成熟的嵌入式TCP/IP協議棧受到了廣泛的應用。
1 硬件平臺
本通信系統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備的存儲、通信、保護、調試、顯示等操作;DSP和FPGA負責信號數據的采集和處理;CS8900A負責網絡數據的收發;其他部分還包括串口RS232的通信、LCD的數據顯示、數據存儲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協議棧LwIP的移植
LwIP由幾個模塊組成,除TCP/IP協議的實現模塊外(IP,ICMP,UDP,TCP),還有包括許多相關支持模塊。這些支持模塊包括:操作系統模擬層、緩沖與內存管理子系統、網絡接口函數及一組Internet校驗和計算函數。緩沖與內存管理子系統等大部分模塊LwIP都已經獨立出來,在移植的過程中不需要改動,我們只需要實現操作系統模擬層以及底層硬件驅動就可以正常工作。
操作系統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到一個新的目標系統時,只需修改這個接口即可。操作系統模擬層需要實現信號量操作函數、郵箱操作函數和線程操作函數三類。
為支持操作系統模擬層,還需要完成與CPU或編譯器相關的定義,如數據類型、數據長度、字的高低位順序等,這些應該與實現μC/OS-Ⅱ時相一致。另外需要注意的是由于一個網絡可能由不同的體系結構的CPU組成,其字節順序可能有兩種方式:Little-endian順序和Big-endian順序。需要注意字節順序的相互匹配。
3 底層網絡驅動的實現
底層網絡驅動的框架LwIP已經為我們實現了絕大部分(如圖2所示),我們只需要在作者設計好的框架中完成與底層硬件相關的部分即可。即我們只需要實現與硬件相關的網卡初始化函數網絡數據包發送函數和網絡數據包接收函數。
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