【正文】 ，并給出了相應(yīng)的程序編制流程圖。 2) ACK 確認(rèn)序號(hào)有效。 UDP 首部 UDP 協(xié)議首部 (包含 UDP 偽首部 )的各字段如圖 所示。然后，對(duì)首部中每個(gè) 16bit進(jìn)行二進(jìn)制反碼求和 (整個(gè)首部看成是由一串 16bit 的字組成 )，結(jié)果存在檢驗(yàn)和字段中。 0 15 16 31 4 位版本 4 為首部長(zhǎng)度 8 位服務(wù)類型（ TOS） 16 位總長(zhǎng)度（字節(jié)數(shù)） 20 字 節(jié) 16 位標(biāo)識(shí) 3 位標(biāo)志 13 位偏移 8 位生存時(shí)間（ TTL） 8 位協(xié)議 16 位首部效驗(yàn)和 32 位源 IP 地址 32 位目的 IP 地址 選項(xiàng)（如果有） 數(shù)據(jù) 圖 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的首部格式 IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部各數(shù)據(jù)域的含義分析如下： ◆ IP 版本號(hào)：目前的協(xié)議版本號(hào)是 4，因此 IP 有時(shí)也稱為工 Pv4。除此之外，數(shù)據(jù)鏈路層典型的協(xié)議就是地址解析協(xié)議ARP(Address Resolution Protocol)。 TCP/IP 是一個(gè)開放式的通信協(xié)議，開放性意味著在任何組合間，不管這些設(shè)備的物理特征有多大差異，都可以進(jìn)行通信。 而國(guó)內(nèi)嵌入式 Inter 技術(shù)的研究才剛剛起步，有一些公司也正在積極研究嵌入式 Inter 技術(shù)，但成果沒有國(guó)外的豐碩，且大多停留在理論階 段。 8051 系列微處理器被廣泛應(yīng)用于從軍事、自動(dòng)控制到 PC 機(jī)上的鍵盤上等各種應(yīng)用系統(tǒng)中，很多制造商都可提供 8051 內(nèi)核系列單片機(jī)，像 Intel、 Philips、 Atmel、Siemens 等。 隨著嵌入式系統(tǒng)更廣泛的應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步普及，嵌入式系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)已成為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)重要方向和必然結(jié)果。 2） Accelerated Technologies 公司開發(fā)的 Nucleus Plus 實(shí)時(shí)核心軟件，提供了完整的 TCP/IP 協(xié)議棧，包括全部源程序（稱為 Nucleus Net，價(jià)格約為 14995 美元）。 (4)精簡(jiǎn) TCP/IP 協(xié)議的編程，這是本課題的重點(diǎn)所在。發(fā)送方在報(bào)文中加入報(bào)文的類型、選用的協(xié)議等附加信息，在接收方收到分組后，參考附加信息對(duì)收到的分組進(jìn)行分解，根據(jù)其中的協(xié)議類型選擇相應(yīng)的協(xié)議進(jìn)行處理，圖 是 IP包的去復(fù)用過程。所謂不可靠，指的是不能保證正確傳送，分組可能丟失、重復(fù)、延遲或不按序傳送，而且服務(wù)不檢測(cè)這種情況，也不通知發(fā)送方和接收方。 ◆ 生存時(shí)間 TTL：生存時(shí)間字段 TTL(timeto1ive)設(shè)置了數(shù)據(jù)報(bào)可以經(jīng)過的最多路由器數(shù)，它指定了數(shù)據(jù)報(bào)的生存時(shí)間。主要應(yīng)用于三個(gè)領(lǐng)域： 1)依賴廣播方式傳輸?shù)?TCP/IP 控制應(yīng)用，例如域名解析服務(wù) DNS、引導(dǎo)協(xié)議BOOTP 和動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議 DHCP 等； 2)有規(guī)則重傳信息的面向網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，例如路由信息協(xié)議 RIP 和簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 SNMP 等； 3)對(duì)一傳輸實(shí)時(shí)性和效率要求高且對(duì)分組丟失不敏感的 Web 多媒體業(yè)務(wù)。 ◆ 確認(rèn)序號(hào)：確認(rèn)序號(hào)包含發(fā)送確認(rèn)的一端所期望收到的下一個(gè)序號(hào)，確認(rèn)序號(hào)應(yīng)該是上次已成功收到的數(shù)據(jù)字節(jié)序號(hào)加 1。HTTP 協(xié)議 (Hypertext Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議 )是用于從 WWW(World Wide Web)服務(wù)器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳送協(xié)議。 RTL8019AS內(nèi)部 RAM的 0x0000～ 0x001F地址段存儲(chǔ)的內(nèi)容為： 表 RTL8019AS 的內(nèi)部 RAM 的 0x0000~0x001F 段的內(nèi)容 地址 內(nèi)容 地址 內(nèi)容 0x0000 以太網(wǎng)地址第 1 個(gè)字節(jié) 0x0001 以太網(wǎng)地址第 1 個(gè)字節(jié) 0x0002 以太網(wǎng)地址第 2 個(gè)字節(jié) 0x0003 以太網(wǎng)地址第 2 個(gè)字節(jié) 0x0004 以太網(wǎng)地址第 3 個(gè)字節(jié) 0x0005 以太網(wǎng)地址第 3 個(gè)字節(jié) 0x0006 以太網(wǎng)地址第 4 個(gè)字節(jié) 0x0007 以太網(wǎng)地址第 4 個(gè)字節(jié) 0x0008 以太網(wǎng)地址第 5 個(gè)字節(jié) 0x0009 以太網(wǎng)地址第 5 個(gè)字節(jié) 0x000A 以太網(wǎng)地址第 6 個(gè)字節(jié) 0x000B 以太網(wǎng)地址第 6 個(gè)字節(jié) 0x000C0x001F 其他內(nèi)容（不同公司生產(chǎn)芯片的定義可能不同） 我們可以發(fā)現(xiàn)以太網(wǎng)地址被重復(fù)存儲(chǔ)。 在圖 中，虛線框住的部分為 Remote DMA，也就是處理器對(duì) RTL8019AS 的 RAM進(jìn)行讀寫的總線，對(duì) 8019 來說就是 ISA 總線。 3．設(shè)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)寄存器 DCR(0EH)為 49H。一般把前面的 12 頁(yè)用來存放發(fā)送的數(shù)據(jù)包，后面的 52 頁(yè)用來存放接收的數(shù)據(jù)包。另一個(gè)重要的接口函數(shù)是 unsigned int Read Packet(void*buf)，該函數(shù)的參數(shù)是指向接收緩沖區(qū)的指針，返回值是接收到數(shù)據(jù)包的大小，如果讀取失敗則返回 0 值。 ◆ ICMP 協(xié)議： ICMP 協(xié)議用來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)目的站的可達(dá)性和狀態(tài)的功能。 第 23 頁(yè) 全 局 初 始 化A 緩 沖 區(qū)是 否 有 數(shù) 據(jù) ？B 緩 沖 區(qū)是 否 有 數(shù) 據(jù) ？是 T C P 包 還 是U D P 包是 I C M P 還 是A R P 還 是 T C P握 手 包T C P 處 理 模 塊U D P 處 理 模 塊I C M P 處 理 模 塊A R P 處 理 模 塊T C P 處 理 模 塊發(fā) 送 以 太 包發(fā) 送 流 程 結(jié) 束NNYY 圖 數(shù)據(jù)的協(xié)議打包與發(fā)送流程 第 24 頁(yè) NY系 統(tǒng) 初 始 化緩 沖 區(qū) 是 否有 數(shù) 據(jù) ?是 否 廣 播 包是 否 A R P 包是 否 本 地 I P 包是 T C P 包 ?還 是 U D P 包 ?還 是 I C M P 包 ?處 理U D P 包處 理I C M P 包處 理T C P 包處 理 廣 播 包處 理 A R P 包丟 棄 該 包接 收 流 程 結(jié) 束YYNNNY 圖 數(shù)據(jù)包的接收與解包流程 TCP/IP 協(xié)議中一些很重要的參數(shù)是作為協(xié)議的全局參數(shù) (可以是全局變量，也可以是全局常量 )來定義的。 ICMP 協(xié)議的實(shí)現(xiàn) 我們這里要實(shí)現(xiàn) ICMP 協(xié)議，主要是為了響應(yīng)對(duì)方主機(jī)使用的 PING 命令發(fā)出的回顯請(qǐng)求，這主要是為對(duì)方提供一個(gè)測(cè)試本地的 Web 服務(wù)器是否可達(dá)的一個(gè)手段。下面是 Cheek sum 的程序 ： unsigned int Calc Cheek sum(void*add， unsigned int count) { register long sum=0。 //IP 地址解析標(biāo)志 Prepare ARP_REQUEST()。 測(cè)試時(shí)，首先要將 PC與開發(fā)板連接，在 Socket 調(diào)試工具界面上點(diǎn)擊“發(fā)送文件”下的“連接”命令驗(yàn)證，輸入對(duì)方的 IP 地址、對(duì)方的端口號(hào)，然后點(diǎn)擊“確認(rèn)”，運(yùn)行結(jié)果如下圖 所示。采用 Ping 目標(biāo)板上的 IP 地址， Ping 命令將引起回送請(qǐng)求報(bào)文。在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn) TCP 協(xié)議所要做的就是實(shí)現(xiàn)這些機(jī)制，當(dāng)然要在不影響協(xié)議功能的前提下適當(dāng)?shù)淖鲆幌潞?jiǎn)化。 DP 如果接收到 IP 模塊送來的數(shù)據(jù)包只需進(jìn)行校驗(yàn)，無誤后根據(jù)端口號(hào)送給上層應(yīng)用程序即可。如果收到一份目的端為本機(jī)的 ARP 請(qǐng)求包后， ARP 協(xié)議模塊會(huì)把本機(jī)硬件地址填充進(jìn)去，然后用兩個(gè)目的端地址分別替換 兩個(gè)發(fā)送端地址，并把操作字段置為 2，然后調(diào)用網(wǎng)絡(luò)接口芯片驅(qū)動(dòng)程序提供的發(fā)送函數(shù)將該 ARP 應(yīng)答包發(fā)送出去。 TCP/IP協(xié)議棧與應(yīng)用層程序的接口設(shè)計(jì)成類似于 Socket API 標(biāo)準(zhǔn)的一種 API 接口，將整個(gè) TCP/IP 協(xié)議的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)封裝起來，并提供給一個(gè)方便易用的編程接口。 ◆ ARP 協(xié)議： ARP 協(xié)議用來做 IP 地址到物理地址的映射工作。在接收一個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)候要先讀出這 4 個(gè)字節(jié)，通過第一字節(jié)的接收狀態(tài)判斷數(shù)據(jù)包接收是否正確，如果是正確接收的數(shù)據(jù)包，則根據(jù) Receive Byte count 的值修改遠(yuǎn)程 DMA 計(jì)數(shù)器 RBCRI、 RBCR0 的值，讀出整個(gè)數(shù)據(jù)包。 14．設(shè)置發(fā)送配置寄存器 TCR(0DH)為 00H。 RTL8019AS 驅(qū)動(dòng)過程 RTL8019AS 的復(fù)位及初始化 RTL8019AS 在進(jìn)行具體操作之前，需要進(jìn)行一系列的系統(tǒng)復(fù)位及初始化工作。該 16k字節(jié)的 RAM實(shí)際上是雙端口的 RAM，可以同時(shí)被網(wǎng)絡(luò)接口芯片內(nèi)部的本地總線讀寫，也可以被外部用戶 (比如 CPU)讀寫，相互之間不影響。 RTL8019AS 的內(nèi)部 RAM 分布如圖 所示。 ◆ 校驗(yàn)和：校驗(yàn)和覆蓋了整個(gè) TCP 報(bào)文段，是一個(gè)強(qiáng)制性的字段，一定由發(fā)端計(jì)算和存儲(chǔ)，并由收端進(jìn)行驗(yàn)證。這兩個(gè)端口值加上 IP 首部中的源端 IP 地址和目的端 IP 地址組成四元組，可以唯一確定一個(gè) TCP 連接。各種報(bào)文類型如下圖 所示。利用首部長(zhǎng)度字段和總長(zhǎng) 度字段，就可以知道 IP 數(shù)據(jù)報(bào)中數(shù)據(jù)內(nèi)容的起始位置和長(zhǎng)度。 第 7 頁(yè) IP 層協(xié)議 IP 層主要提供傳輸層數(shù)據(jù)分片、封裝和路由功能以及控制報(bào)文的生成與傳送服務(wù)。 數(shù)據(jù)包在 TCP/IP 在協(xié)議棧中流動(dòng)的時(shí)候，也是由上至下或由下至上，逐層進(jìn)行傳輸?shù)摹? 本課題要解決的主要問題 本文主要是針對(duì)以 RAT8019AS 單片機(jī)為硬件平臺(tái)的中低檔嵌入式系統(tǒng)，用 C5l編程語言開發(fā)一個(gè)適合小型系統(tǒng)使用的輕型嵌入式 TCP/IP協(xié)議。下面主要介紹一些國(guó)外公司在嵌入式 Inter 領(lǐng)域的研究狀況。傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以 PC 為中心，現(xiàn)在已開始轉(zhuǎn)向以嵌入式設(shè)備為中心，許多嵌入式設(shè)備嘗試著接入 Inter。 而伴隨著 Inter 遍布于全世界的每個(gè)角落，對(duì)于大量低端的以 8051 系列微處理器為核心的小型嵌入式設(shè)備來說，把其作為一個(gè)簡(jiǎn)單的 WEB 服務(wù)器，借助于Inter 來傳送各種測(cè)量和控制信息，可以使人們?cè)谌魏螘r(shí)候，任何地方實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 和數(shù)據(jù)，還可以在遠(yuǎn)方對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行診斷和軟件升級(jí)，具有快速、方便、可靠的特點(diǎn)。這種應(yīng)用系統(tǒng)通過 Web chip 網(wǎng)絡(luò)芯片與 Gateway連接，再接入 Inter。它是由基于硬件層次上的四個(gè)概念性層次構(gòu)成，即應(yīng)用層 、傳輸層、 IP 層和數(shù)據(jù)鏈路層。如果查到匹配結(jié)點(diǎn)，則相應(yīng)的以太網(wǎng)地址被寫入以太網(wǎng)幀首部，數(shù)據(jù)包被加入輸出隊(duì)列等候發(fā)送。 . ◆ 服務(wù)類型： TOS(Type of Service)指服務(wù)是否是最小時(shí)延，最大吞吐量，最高可靠性，或最小費(fèi)用之中的一種。如果不是全 1(即校驗(yàn)和錯(cuò)誤 )，那么 IP 就丟棄收到的數(shù)據(jù)報(bào)，但是 IP 層并不生成差錯(cuò)報(bào)文 ，而是由上層協(xié)議去發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)的丟失并進(jìn)行重傳。 TCP 首部 TCP 數(shù)據(jù)被封裝在一個(gè) IP 數(shù)據(jù)包內(nèi)。 6) FIN 發(fā)端完成發(fā)送任務(wù)。下面只對(duì) RTL8019AS 進(jìn)行討論。如果沒有使用 93C46，那么 Prom 也是可以不使用的，這時(shí)要在 RTL8019AS的初始化程序中指定一個(gè)物理地址。 Remote DMA被打斷多久的時(shí)間取決于 FTI， FT0 的取值，其中 FT1 和 FT0 是 RTL8019AS 的 DCR 配置寄存器的位。 11．設(shè)置 CR 為 21H，選擇寄存器頁(yè)面 0。前 4 個(gè)字節(jié)的格式如下： Receive Status Next Packet Pointer Receive Byte Count 0 Receive Byte Count 1 圖 以太包前面 4 個(gè)字節(jié)的含義 第一個(gè)字節(jié)表示接收包的狀態(tài)，其內(nèi)容和 RSR 接收狀態(tài)寄存器的值完全一樣。本章將重點(diǎn)給出 TCP/IP 協(xié)