嵌入式系统TCP/IP 协议栈的定制研究

     摘 要:由于受硬件资源的限制,标准TCP/IP 协议栈移植到嵌入式系统中,必须进行精简处理,形成嵌入式TCP/IP 协议栈。本文在对标准TCP/IP 协议栈的组成结构分析基础上,针对简单文件传输的需要,选择ARP、IP、UDP、TFTP 四个基本协议进行简化定制,提出了一种新的嵌入式TCP/IP协议栈。文中阐述了对各协议进行优化精简的原理和方法,给出了协议的具体运行机制和处理流程。所提出的协议栈占用系统资源少,文件传输速度快且具有很高的可靠性。

　　1 引言

　　随着微处理器技术的飞速发展, 以微处理器为的嵌入式系统已经成为继PC 机之后又一重要的计算机产品, 主要应用于工业控制装置、仪器仪表、通信以及消费类电子产品。早期的嵌入式产品普遍采用串行通信, 速度较低, 并且难以实现系统组网。ETHERNET 与TCP/IP 协议相结合具有通信速度快,稳定可靠,组网便捷等优点。但标准T C P / I P 协议栈是为P C 机接入Internet 而设计的,对系统的运算速度以及内存空间有较高的要求,要实现TCP/IP 协议在嵌入式系统中正常运行,必须对标准TCP/IP 协议栈进行优化处理,使其适应嵌入式系统有限的硬件资源[1]。目前,已有一些较成熟的嵌入式TCP/IP 协议栈产品, 例如瑞典计算机科学研究院设计的LwIP ——轻型TCP/IP 协议栈。但此类产品都立足于实现较复杂的网络服务, 对系统性能要求依然很高。本文以自动化装置及仪表为应用背景, 提出一种用于简单文件传输的微型嵌入式TCP/IP 协议栈—— easyIP。该协议栈占用系统资源少,通信简单便捷,能够实现嵌入式系统之间以及嵌入式系统与PC 机之间普通文件的快速传输。

　　2 TCP/IP 协议栈的结构

　　TCP/IP 协议栈是一组包括ARP 协议、IP 协议、TCP协议、UDP 协议等多种网络协议的协议组, 具有四层结构, 分别为应用层、传输层、互联层和网络接口层。

　　TCP/IP 协议结构如表1 所示。

表1 TCP/IP 协议分层结构

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