摘要：介紹嵌入式TCP/IP協議在低速處理器中的一種簡化實現方案，并成功應用于某分布式監控系統中。 關鍵詞：TCP/IP協議 嵌入式 ARM 在網絡應用日益普遍的今天，越來越多的嵌入式設備實現Internet網絡化。TCP/IP協議是一種目前被廣泛采用的網絡協議。嵌入式Internet的技術核心是在嵌入式系統中部分或完整地實現TCP/IP協議。由于TCP/IP協議比較復雜，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，有必要將TCP/IP協議簡http://www.rouxingban.com/電感廠家化。 圖1 協議處理 1 TCP/IP協議的實現 嵌入式TCP/IP協議一般實現：ARP/RARP、IP、ICMP、TCP、UDP、HTTP、SMTP、FTP、TELNET等協議，協議處理的主要流程如圖1所示。 1.1 TCP協議的實現 工業控制領域傳輸層采用TCP協議、不用UDP協議，是考慮到實時監控系統中傳輸量并不大，而可靠性要求較高。TCP協議是面向連接的、端對端的可靠通信協議。它采用了許多機制來保證可靠傳輸，應用于嵌入式系統顯得過于復雜。

TCP協議數據傳輸可分為三個階段：建立連接、傳輸數據和斷開連接。它的實現過程可以用狀態機來描述。建立連接有兩種方法，即主動打開和被動打開。服務器端是一種被動打開，它一直在偵聽連接請求;而客戶端是一種主動打開，它發送連接請求以建立連接。研究發現，如果TCP層的上層實現服務器端的應用，可以將標準TCP狀態機建立連接過程中客戶端建立連接的狀態機部分簡化掉。同理，如果應用是基于客戶端的，可以將服務器端建立連接的狀態機部分簡化掉。斷開連接有兩種方式：一是主動斷開連接;另一是被動斷開連接。被動斷開連接的處理較為簡單，但標準TCP協議的主動斷開連接的狀態機部分過于復雜。經過實驗發現，在需要主動斷開連接的時候，發送一個Fin數據報;接收到對Fin數據報的確認后，再發送一個Reset數據報，即可順利完成一次主動斷開連接。 標準的TCP協議使用慢啟動的滑動窗口機制。滑動窗口是一種在流量控制和網絡傳輸效率之間折中的方案。它允許發送方在等待一個確認之前發送多個窗口，其確認是一種批量的確認。研究滑動窗口協議發現，滑動窗口的一個極限情況，是只使用單個窗口，就變成了一種簡單確認的處理方法。使用該方法后，所有的處理只是對單個數據報的發送和確認，節約了系統的資源，也使維護更加方便。為了協議的兼容性，需要通信的另一方也使用簡單確認方法。因為如果對方使用較大的窗口，就可能造成處理器被淹沒。這個問題可以通過設置待發送數據報的TCP頭部的Windows字段的大小解決。 在上述基礎上，簡化實現TCP協議的流程圖如圖2所示。其中“不同狀態的相應處理”指根據接收到的TCP報文準備待發送數據報并將其發送到以太網上。這部分根據TCP所處的不同狀態，所做的處理是不一樣的。 1.2 IP協議 IP協議是TCP/IP的基礎，為不同網絡的主機之間發送數據報的操作序列提供無連接服務。通過在數據報前添加IP協議頭，使每個數據報具有尋址能力。嵌入式系統只把IP作為傳輸工具，進行簡化以完成主要的操作。得到IP包后，檢驗IP頭部的版本、目的地址、校驗和正確否，解析出協議類型字段，由此交給相應的高層協議處理。發送IP包時，將緩沖區內的源地址與目的地址互換，設置校驗和，然后交給下層協議處理。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，而在嵌入式系統里根本無法容納如此大的數據包，因此一般不支持分段傳輸。所以限制MCU發送和接收數據包的方式以避免分段傳輸，從而減少程序復雜度。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠