基于μCOS-Ⅱ的嵌入式TCPIP 协议栈的研究与实现

分类号密级UDC学位论文基于μC/OS-Ⅱ的嵌入式TCP/IP协议栈的研究与实现作者姓名：钟芳伟指导教师：傅仲逑教授东北大学秦皇岛分校计算机工程系申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：计算机软件与理论论文提交日期：2006年12月10日论文答辩日期：2007年1月13日学位授予日期：答辩委员会主席：才书训教授评阅人：王翠荣教授张付志教授东北大学2006年12月ADissertationinComputerSoftwareandTheoryResearchandImplementofEmbeddedTCP/IPProtocolStackBasedonμC/OS-ⅡbyZhongFangweiSupervisor:ProfessorFuZhongqiuNortheasternUniversityDecember2006－I－独创声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。（如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：东北大学硕士学位论文摘要－II－基于μC/OS-Ⅱ的嵌入式TCP/IP协议栈的研究与实现摘要随着Internet的发展和应用，越来越多的设备需要接入网络，以实现远程控制或资源共享。嵌入式系统由于具有体积小、价格低、专用性能高的优势，被广泛应用于各种电子设备中。基于嵌入式系统的网络接入技术即嵌入式Internet技术是未来应用的主要趋势，该技术的出现是Internet发展过程中一个新的里程碑。受嵌入式系统存储资源和计算资源的限制，嵌入式Internet主要有两种系统结构：基于网关的嵌入式Internet系统结构和直连嵌入式Internet系统结构。比较而言，直连嵌入式Internet系统结构是一种新的系统结构，在系统成本、开放性、移动性方面具有较大优势，因而更有应用前景。针对嵌入式系统连入Internet的要求，本文以32位微控制器为出发点，首先介绍了目前嵌入式Internet技术的发展情况并确定本课题的实现方案，其次分析了μC/OS-Ⅱ在ARM上的移植，然后重点研究了如何对标准TCP/IP协议的简化，以实现一个性能稳定的轻量级嵌入式TCP/IP协议栈的方法。课题中设计并实现的轻量级嵌入式TCP/IP协议栈是以标准TCP/IP协议栈为基础，采用Lwip中的缓冲区管理机制，使用基于中断驱动的模式，改造API层适应多个网络程序同时运行，该协议栈还具有可配置性强和移植性好的特点。论文昀后使用该协议栈提供的接口函数实现了一个简单的嵌入式WebServer测试用例，并在S3C44B0X开发板上进行测试，测试结果表明该协议栈具有可配置性、占用系统资源少、可移植性、接口简单易用等特点。关键词：嵌入式系统；嵌入式Internet；轻量级嵌入式TCP/IP协议栈东北大学硕士学位论文Abstract－III－ResearchandImplementofEmbeddedTCP/IPProtocolStackBasedonμC/OS-ⅡAbstractWiththedevelopmentandapplicationoftheInternet,moreandmoreequipmentsareneededtoconnectwithnetworkforachievinglong-distancecontrolandsharingresource.Embeddedsystemsareusedmorewidely,forsmallprofile,lowpriceandhighperformance.ThetechnologyofembeddednetworksystemsorembeddedInternetisthemaintrendoffutureapplication.IthasbecomeanewmilestoneintheprocessofInternetdevelopment.Forthelimitationofcomputationandmemoryresourcesinembeddedsystem,embeddedInternetcanbeclassifiedintotwoarchitectures:Gateway-basedarchitectureandDirect-connectionarchitecture.ComparedtoGateway-basedarchitecture,Direct-connectionarchitectureisanewarchitectureandhasmoreappliedprospectforthereasonofitsadvantageinlowsystemcost,openandportablecharacters.TowardstherequirementofconnectingtheembeddedsystemtoInternet,Thispaperbasedon32-bitmicro-controller.First,weintroducethedevelopmentsituationoftheembeddedInternetatpresentanddeterminetherealizationplanofthistopic.Second,weanalyzetheportingofμC/OS-ⅡatARMboard,then,westudythemethodsofsimplifyingfullTCP/IPprotocolstacktoimplementalight-weightTCP/IPprotocolstackofstableperformance.Thelight-weightTCP/IPprotocolstackofthispaperisbasedonthestandardTCP/IPprotocolstack.ThisprotocolstackusesthebuffermanagementmechanismofLwipandaninterruptionbasedprogrammingmodel,wealsoimprovetheAPIlayerofthisprotocolstacktoadaptmanyprogramstorunatthesametime.Moreover,thisprotocolstackhascharactersofconfigurableandportable.Attheend,asimpleembeddedwebserverasatestingcaseusingnetworkinterfaceaffordedbythisstackisimplemented.Also,thissimpleembeddedwebserveristestedonanembeddedsystemplatformofS3C44B0X,Accordingthetestingresult,wedrawconclusionthatthisstackhaveconfigurable,portablecharactersandalsohavecharactersoflimitedsystemresourcesConsumption,simpleandeasyinterfacespecificationandsoon.Keywords：embeddedsystem;embeddedInternet;Light-weightembeddedTCP/IPprotocolstack东北大学硕士学位论文目录－IV－目录独创声明..............................................................................................................I摘要.................................................................................................................IIAbstract...............................................................................................................III第一章绪论........................................................................................................11.1课题的背景、现状及意义............................................................................................11.2课题的提出....................................................................................................................21.3论文的组织....................................................................................................................3第二章嵌入式Internet系统结构......................................................................52.1嵌入式系统....................................................................................................................52.1.1嵌入式系统的基本概念.........................................................................................52.1.2嵌入式系统的基本特征.........................................................................................62.2嵌入式Internet技术......................................................................................................62.2.1嵌入式Internet原理和特点...................................................................................62.2.2嵌入式Internet系统结构.......................................................................................72.3嵌入式TCP/IP协