【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器的專(zhuān)用芯片，通過(guò)其標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出口，可與絕大多數(shù)單片機(jī)相連。軟件方式是把TCP/IP協(xié)議以軟件方式嵌入到ROM中。在軟件方式具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，又有以下兩種不同設(shè)計(jì)思想：第一種設(shè)計(jì)是針對(duì)高檔MCU片上系統(tǒng)，如ARM7或386EX等，可運(yùn)行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)較完整的TCP/IP協(xié)議。采用這種方式最靈活，能按用戶需求實(shí)現(xiàn)很多復(fù)雜的功能，但是采用這種方式對(duì)開(kāi)發(fā)人員的要求比較高，開(kāi)發(fā)周期也較長(zhǎng)。第二種設(shè)計(jì)是針對(duì)低檔的8/16位MCU的嵌入式系統(tǒng)，考慮到其系統(tǒng)速度和內(nèi)存的限制，不可能實(shí)現(xiàn)完整的TCP/IP協(xié)議，只能實(shí)現(xiàn)精簡(jiǎn)的TCP/IP協(xié)議。5 TCP協(xié)議的機(jī)制裁減在傳統(tǒng)傳感器中嵌入式WEB服務(wù)器，遠(yuǎn)程用戶就可以對(duì)傳感器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，這就是通常所說(shuō)的基于Internet的網(wǎng)絡(luò)傳感器，通常數(shù)據(jù)傳輸量很小。作為一種嵌入式Internet技術(shù)應(yīng)用，在TCP之上實(shí)現(xiàn)有限的WEB服務(wù)，只需要一部分TCP服務(wù)機(jī)制，或者并不對(duì)TCP所有機(jī)制都有很高的要求。針對(duì)這個(gè)這個(gè)特點(diǎn)，我們可以從前面討論的四個(gè)方面對(duì)TCP協(xié)議進(jìn)行裁減：確認(rèn)與超時(shí)重傳機(jī)制、流量和擁塞控制、TCP連接狀態(tài)和TCP運(yùn)行狀態(tài)機(jī)。 確認(rèn)與超時(shí)重傳 捎帶確認(rèn)機(jī)制通信過(guò)程中，通信雙方都必須對(duì)對(duì)方上一次發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)給予確認(rèn)。這是保證傳輸可靠性的基本方法。但是，如果接收方對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文都返回獨(dú)立的應(yīng)答報(bào)文，會(huì)在很大程度上浪費(fèi)帶寬，造成通信效率的降低。我們可以讓發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)捎帶對(duì)上一次接收到的數(shù)據(jù)確認(rèn)。這樣只需要在發(fā)送的TCP頭部中設(shè)置一個(gè)應(yīng)答標(biāo)志位和一個(gè)確認(rèn)序列號(hào)。這樣做不會(huì)額外增加網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)報(bào)流量，可以有效提高通信質(zhì)量。 應(yīng)用層參與重傳如果發(fā)出的數(shù)據(jù)包在一定時(shí)間（RTT，Round Trip Time，發(fā)出數(shù)據(jù)到收到確認(rèn)所需的往返時(shí)間）內(nèi)沒(méi)有收到確認(rèn)，發(fā)送方由TCP執(zhí)行重傳。如果存儲(chǔ)空間允許，可以定義分配兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)存放待發(fā)送數(shù)據(jù)，另一個(gè)存放已發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣重發(fā)就變得很方便了。但是，為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，TCP對(duì)已發(fā)送的數(shù)據(jù)不進(jìn)行任何緩存，由應(yīng)用程序重新生成數(shù)據(jù)，重復(fù)上一次發(fā)送過(guò)程。當(dāng)周期計(jì)時(shí)器減至0時(shí)，激活TCP重傳事務(wù)，然后調(diào)用HTTP回調(diào)函數(shù)HTTP_Appcall（），檢測(cè)重傳標(biāo)志位，進(jìn)行重傳工作。如果在連接已經(jīng)建立階段，就重新生成重傳數(shù)據(jù)，如果在連接建立或關(guān)閉過(guò)程中，說(shuō)明丟失的是確認(rèn)或應(yīng)答包，根據(jù)不同的TCP連接狀態(tài)，重發(fā)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)包。這樣并不會(huì)增加應(yīng)用程序的復(fù)雜性，因?yàn)榇_認(rèn)重傳的時(shí)機(jī)是TCP的責(zé)任，而應(yīng)用程序只需要重發(fā)時(shí)使應(yīng)用層數(shù)據(jù)指針重新指向上一次發(fā)送的數(shù)據(jù)即可。應(yīng)用層參與重傳機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，有效降低了對(duì)微處理器存儲(chǔ)能力的要求。 流量控制和擁塞控制由于網(wǎng)絡(luò)傳感器傳輸數(shù)據(jù)量很小，我們沒(méi)有必要犧牲大量的存儲(chǔ)空間實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)窗口機(jī)制換取對(duì)流量和擁塞的控制。我們可以采用停等協(xié)議，它是滑動(dòng)取窗口協(xié)議的一個(gè)極限情況，只使用一個(gè)窗口。發(fā)送方每發(fā)送一個(gè)分組，都等待確認(rèn)。收到確認(rèn)后再發(fā)送下一個(gè)分組。這樣做即能夠保證傳輸?shù)慕^對(duì)可靠，在數(shù)據(jù)量不大的情況下，傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性也不會(huì)有明顯的折扣。更重要的是，化解了流量和擁塞問(wèn)題。當(dāng)然，如果只是用一個(gè)窗口，還要求對(duì)方也使用簡(jiǎn)單的確認(rèn)機(jī)制。這可以通過(guò)設(shè)置TCP頭部Windows字段來(lái)通知對(duì)方自己的接收緩沖區(qū)大小，避免對(duì)方連續(xù)發(fā)送大量數(shù)據(jù)造成接收緩沖區(qū)溢出，以至丟包。 同時(shí)支持少數(shù)TCP連接每個(gè)TCP連接由套接字唯一標(biāo)識(shí)。TCP初始化后處于端口偵聽(tīng)狀態(tài)，當(dāng)接到客戶機(jī)建立TCP連接的請(qǐng)求時(shí)，除了發(fā)送“請(qǐng)求＋應(yīng)答”報(bào)文以外，還要記錄該TCP的狀態(tài)，包括源端IP地址、源端口號(hào)、目的IP地址、目的端口號(hào)、序列號(hào)等大量連接信息，以便對(duì)接收和發(fā)送的TCP段進(jìn)行跟蹤。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化TCP機(jī)制，去除滑動(dòng)窗口協(xié)議，我們盡量使用較少的TCP狀態(tài)數(shù)據(jù)，這樣可以節(jié)省存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)。另外，遠(yuǎn)程檢測(cè)需要多用戶同時(shí)訪問(wèn)檢測(cè)頁(yè)面，所以，應(yīng)該同時(shí)支持多個(gè)TCP連接。但是，如果同時(shí)處理多個(gè)連接的請(qǐng)求和應(yīng)答，除了記錄各個(gè)連接的狀態(tài)信息之外，還要在不同狀態(tài)之間切換，無(wú)疑會(huì)增加RAM的使用。所以，可以僅支持十個(gè)TCP連接同時(shí)存在，即最多有10個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)服務(wù)器。對(duì)于8位單片機(jī)來(lái)講，這是合適的選擇。 TCP狀態(tài)機(jī)TCP的面向連接和可靠性傳輸?shù)忍匦詻Q定了每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TCP協(xié)議連接都要經(jīng)過(guò)三次握手建立和拆除連接，這個(gè)過(guò)程可以用狀態(tài)圖機(jī)描述。為了狀態(tài)機(jī)的正常工作，即各種狀態(tài)之間的正確切換，必須存儲(chǔ)每種狀態(tài)的相關(guān)信息。因此，狀態(tài)機(jī)越復(fù)雜，TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的規(guī)模越大，維護(hù)狀態(tài)機(jī)的開(kāi)銷(xiāo)就越多，對(duì)處理器存儲(chǔ)能力的要求也越高。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)機(jī)可以分為服務(wù)器和客戶機(jī)兩部分，服務(wù)器狀態(tài)機(jī)又分為被動(dòng)建立連接和主動(dòng)拆除連接兩部分，而拆除和客戶機(jī)之間的連接過(guò)程很復(fù)雜。但是，服務(wù)器發(fā)送完數(shù)據(jù)，向客戶機(jī)發(fā)送關(guān)閉連接請(qǐng)求后，客戶機(jī)一般沒(méi)有多余的數(shù)據(jù)要發(fā)送，所以當(dāng)接收到服務(wù)器的關(guān)閉連接請(qǐng)求后客戶機(jī)會(huì)直接發(fā)送FIN+ACK，服務(wù)器接到應(yīng)答后，回應(yīng)ACK，并直接進(jìn)入“計(jì)時(shí)等待”狀態(tài)，等待關(guān)閉。這樣服務(wù)器關(guān)閉TCP連接的過(guò)程就大大簡(jiǎn)化了。通過(guò)以上分析可以，作為一種嵌入式Internet技術(shù)，我們可以根據(jù)特定的應(yīng)用不失一般性的裁減掉復(fù)雜和冗余的機(jī)制。這樣，除去標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)中的客戶端部分，簡(jiǎn)化服務(wù)器關(guān)閉連接過(guò)程（不失一般性）。圖中CLOSED、LISTEN、SYN_RCVD、ESTABLISHED、FIN_WAIT、TIME_WAIT分