源码公开的TCP/IP协议栈在远程监测中的应用
1嵌入式TCP/IP协议栈 目前，市面上几乎所有的嵌入式TCP/IP协议栈都是根据BSD版的TCP/IP协议栈改写的。在商业嵌入式TCP/IP协议栈大都相当昂贵的情况下，很多人转而使用一些源代码公开的免费协议栈，并加以改造应用。目前较为著名的免费协议栈有： lwIP(LightweightTCP/IPStack)——支持的协议比较完整，一般需要多任务环境支持，代码占用ROM>40KB，不适合8位机系统，没有完整的应用文档； uC/IP(TCP/IPstackforuC/OS)——基于uC/OS的任务管理，接口较复杂，没有说明文档。 笔者采用的协议栈系瑞典计算机科学研究所AdamDunkels开发的uIP0.9。其功能特性总结如下： ◇完整的说明文档和公开的源代码(全部用C语言编写，并附有详细注释)； ◇极少的代码占用量和RAM资源要求，尤其适用于8/16位单片机(见表1)； ◇高度可配置性，以适应不同资源条件和应用场合； ◇支持ARP、IP、ICMP、TCP、UDP(可选)等必要的功能特性； ◇支持多个主动连接和被动连接并发，支持连接的动态分配和释放； ◇简易的应用层接口和设备驱动层接口； ◇完善的示例程序和应用协议实现范例。
正是由于uIP所具有的显著特点，自从0.6版本以来就被移植到多种处理器上，包括MSP430、AVR和Z80等。笔者使用的uIP0.9是2003年11月发布的版本。目前，笔者已将它成功移植到MCS-51上了。 2uIP0.9的体系结构 uIP0.9是一个适用于8/16位机上的小型嵌入式TCP/IP协议栈，简单易用，资源占用少是它的设计特点。它去掉了许多全功能协议栈中不常用的功能，而保留网络通信所必要的协议机制。其设计重点放在IP、ICMP和TCP协议的实现上，将这三个模块合为一个有机的整体，而将UDP和ARP协议实现作为可选模块。uIP0.9的体系结构如图1所示。
uIP0.9处于网络通信的中间层，其上层协议在这里被称之为应用程序，而下层硬件或固件被称之为网络设备驱动。显然，uIP0.9并不是仅仅针对以太网设计的，它具有媒体无关性。 为了节省资源占用，简化应用接口，uIP0.9在内部实现上作了特殊的处理。 ①注意各模块的融合，减少处理函数的个数和调用次数，提高代码复用率，以减少ROM占用。 ②基于单一全局数组的收发数据缓冲区，不支持内存动态分配，由应用负责处理收发的数据。 ③基于事件驱动的应用程序接口，各并发连接采用轮循处理，仅当网络事件发生时，由uIP内核唤起应用程序处理。这样，uIP用户只须关注特定应用就可以了。传统的TCP/IP实现一般要基于多任务处理环境，而大多数8位机系统不具备这个条件。 ④应用程序主动参与部分协议栈功能的实现(如TCP的重发机制，数据包分段和流量控制)，由uIP内核设置重发事件，应用程序重新生成数据提交发送，免去了大量内部缓存的占用。基于事件驱动的应用接口使得这些实现较为简单。 3uIP的设备驱动程序接口 uIP内核中有两个函数直接需要底层设备驱动程序的支持。 一是uip_input()。当设备驱动程序从网络层收到一个数据包时要调用这个函数，设备驱动程序必须事先将数据包存放到uip_buf[]中，包长放到uip_len，然后交由uip_input()处理。当函数返回时，如果uip_len不为0，则表明有带外数据(如SYN，ACK等)要发送。当需要ARP支持时，还需要考虑更新ARP表或发出ARP请求和回应，示例如下。 #defineBUF((structuip_eth_hdr*)&uip_buf[0]) uip_len=e |
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