基于ARM7的嵌入式μC/TCP-IP协议栈的研究与实现

论文摘要

随着嵌入式系统应用的持续增长,以高端处理器作为高性能嵌入式系统核心,具有Internet接入能力的嵌入式系统将是下一步发展的方向。嵌入式网络技术要得以实现,首先要实现的是网络间的通信,TCP/IP协议作为网络协议的标准,在嵌入式系统上的实现对嵌入式网络技术的发展具有巨大的推动作用。Internet上的各种通信协议对计算机存储器、运算速度等的要求较高。以8/16位微控制器和低端32位微控制器为核心的嵌入式系统占有相当大的市场份额,而该系统实现TCP/IP协议的难度较大。针对以上问题,本文给出了基于ARM的嵌入式μC/TCP-IP协议的实现方案。首先,本文介绍了嵌入式Internet技术的发展状况;分析了实时操作系统μC/OS-II的内核结构,详细阐述了μC/OS-II在LPC2478的移植过程。其次,本文分析了PHILIPS公司的LPC2478处理器的结构和特点,完成了底层网络芯片DP83848C的电路设计和接口配置,为μC/OS-II操作系统和TCP/IP协议栈在嵌入式系统上的移植提供了硬件设计参考。最后,重点研究了TCP/IP协议栈的具体实现。对协议栈的具体实现包括对网络接口硬件驱动的具体实现、以太网接口程序模块的实现以及各个协议的具体实现,并给出协议栈在嵌入式系统中的简单应用。文中对于LPC2478的分析有助于ARM7TDMI-S系列处理器的学习和应用。对嵌入式实时操作系统μC/OS-II在LPC2478的移植也可以应用到其它处理器上。对TCP/IP协议的分析和实现,可以作为今后类似开发的参考。在ARM硬件平台上,使用μC/OS-II嵌入式实时操作系统实现TCP/IP协议栈,并应用到嵌入式系统上,具有现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 嵌入式系统的概述
• 1.2.1 嵌入式微处理器的主要特点
• 1.2.2 嵌入式处理器内核按照体系结构的分类
• 1.3 嵌入式系统的组成
• 1.4 INTERNET 技术在嵌入式系统中的应用与发展
• 1.4.1 嵌入式Internet 的研究背景和意义
• 1.4.2 嵌入式Internet 的通信协议和接入方案
• 1.5 课题研究背景
• 1.6 论文的主要研究内容
• 第二章 实时操作系统μC/OS-II 的分析与移植
• 2.1 μC/OS-II 操作系统的简介
• 2.2 μC/OS-II 操作系统的移植
• 2.2.1 开发工具介绍
• 2.2.2 设置系统头文件INCLUDES.H
• CPU.H'>2.2.3 与处理器相关的头文件OS_CPU.H
• CPU_C.C'>2.2.4 与处理器相关的C 文件OS_CPU_C.C
• CPU_A.ASM'>2.2.5 与处理器相关的汇编文件OS_CPU_A.ASM
• 2.3 小结
• 第三章 基于ARM 硬件平台的实现
• 3.1 ARM 开发板介绍
• 3.1.1 LPC2478 简介
• 3.1.2 LPC2478 的以太网控制模块
• 3.2 以太网接口电路模块的设计
• 3.2.1 DP83848C 简介
• 3.2.2 DP83848C 接口电路的设计
• 3.2.3 DP83848C 芯片的接口配置
• 3.3 小结
• 第四章 μC/TCP-IP 协议栈的分析与实现
• 4.1 TCP/IP 协议栈概述
• 4.1.1 标准TCP/IP 协议栈模型
• 4.1.2 轻量级TCP/IP 协议栈和标准TCP/IP 协议栈比较
• 4.1.3 μC/TCP-IP 协议栈的介绍及特点
• 4.2 μC/TCP-IP 协议栈设计
• 4.2.1 μC/TCP-IP 协议栈的基本框架
• 4.2.2 缓冲区的设计
• 4.3 数据链路层的实现
• 4.3.1 DP83848C 驱动程序的实现
• 4.3.2 以太网接口的实现
• 4.4 ARP 协议的实现
• 4.4.1 对ARP 协议的设计
• 4.4.2 ARP 协议处理软件的设计
• 4.5 IP 协议的实现
• 4.5.1 对IP 协议的设计
• 4.5.2 对IP 协议处理软件的设计
• 4.6 ICMP 协议的实现
• 4.7 UDP 协议的实现
• 4.7.1 UDP 封装
• 4.7.2 端口和套接字
• 4.7.3 对UDP 协议的设计
• 4.7.4 UDP 协议处理软件的设计
• 4.8 TCP 协议的实现
• 4.8.1 TCP 的数据格式
• 4.8.2 TCP 状态机的实现
• 4.8.3 TCP 面向流发送数据的实现
• 4.9 TCP/IP 的应用实现
• 4.9.1 嵌入式Web 服务器的实现
• 4.9.2 基于UDP 和基于TCP 的嵌入式服务器实现
• 4.10 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望与改进
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果