【正文】 然后就是 文件的頭和數(shù)據(jù)了，文件頭也是 由 16 字節(jié) 組成 ， 開始的 是文件模式信息 ，通常占用 4 比特的， 后面的 28 比特 ，是這樣分配的： 4 字節(jié) 為 下 后一個 文件的地址偏移量 ， 4 字節(jié) 為 文件 的 鏈接信息、 4 字節(jié) 為 文件大小、 4 字節(jié) 為文件 的校驗和 。因為這種文件系統(tǒng)的 內(nèi)核 比較小 ， 通常情況下 只有 4000 字節(jié) 左右，可 以 有 效 的 節(jié) 約 系 統(tǒng) 的 資 源 。uC li nu x 系統(tǒng)的所有有效數(shù)據(jù)，包括 用程序、庫、系統(tǒng)文件和用戶文件 都按照目錄存放在文件系統(tǒng)中。在 ROMfs 文件中存放嵌入式系統(tǒng)運行所 需要的應(yīng)用程序。 進(jìn)入 Li n ux內(nèi)核配內(nèi)核資源的界面，如圖 所示。 執(zhí)行命令： ma ke distclean （ 3） 通過文本菜單方式配置 u Cl in u x 執(zhí)行命令： ma ke menucon fi g 執(zhí)行了 ma ke menu co n fi g 語句后，將會出現(xiàn)如圖 4. 1 配置內(nèi)核界面。 表 uClinux 的配置方式 make confi g 命令行方式，適用于控制臺和圖形終端 make menucon fi g 文本菜中方式，適用于控制臺和圖形終端 make xconfi g X 窗口圖形界面方式，僅適用于圖形終端 文本菜單 這種 配置方式， 可以在 終端控制臺 上來 使用， 也可以通過 圖形終端 進(jìn)行使用。 由于本系統(tǒng)所用 Sma rtA RM2200 開發(fā)板 ，這個開發(fā)板為 A RM7 的LPC 2200 芯片 ，是 p h il ip s 公司設(shè)計制造的 。 uC li nu x 可以通過裁剪，把不需要的功能模塊剪掉，留下應(yīng)用需要的模塊，減少系統(tǒng)運行的復(fù)雜想，讓系統(tǒng)更加健壯和安全。在 u C l in ux 中，采取 靜態(tài)連接 ，目的是為了節(jié)約內(nèi)存和片上資源，滿足嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計需要。當(dāng)然，為了支持它， 在內(nèi)核的配置中需要內(nèi)核支持 ro mfs 文件系統(tǒng)，并且在內(nèi)核配置完畢后建立虛擬 ra m 盤，提供用戶接口。 ROMfs 文件系統(tǒng)比較簡單，文 功能 緊湊 ，并且是 只 讀的 。 根文件系統(tǒng)的 建立 內(nèi)核移植完成后， 需要建立嵌入式的根文件系統(tǒng)，根文件是嵌入式系統(tǒng)重要組成部分。嵌入式開發(fā)板按照以下 兩種方式進(jìn)行加載： （ 1）直接將編譯好的內(nèi)核下載到嵌入式存貯器中。在a ccept ()處理了連接請求后，將會生成一個新的描述這 個連接端口的套接字，利用這個套接字就可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)了。 常用的 So cket 類型有兩種 [ 22]：流式 So cket（ SOC K_STREA M）和數(shù)據(jù)報式 So cket （ SOC K_DG RA M）。 So c ket類 為網(wǎng)絡(luò)通訊提供了一種方式。 （ 2） TC P 的服務(wù)器端程序設(shè)計 TC P 的服務(wù)器端可以輕松的完成對客戶端數(shù)據(jù)的發(fā)送，服務(wù)器端可 以快速 的做出客戶端的連接請求反映，并且在服務(wù)器端可以輕松的反映 來自客戶端的連接情況，如連接的 IP、連接時間、連接的當(dāng)前狀態(tài)等。 從網(wǎng)站 ： // 上 下載最新的 armelfgcc 工具，即腳本文件 ，在宿主機上安裝該工具鏈，在該文件所在目錄下，鍵入 一下指令： lsl 等待 指令的執(zhí)行，完成后在路徑： //usr/local/bin/下有： gcc, armelfgcc,binudls, genromfs,flthdr 和 elflflt 等各種應(yīng)用 工具 。 LPC2210 基于 ARM7TDMI 內(nèi)核，系統(tǒng)時鐘頻率達(dá) 60 MHz，總線對外開放，寬度可配置為 8／ 16／ 32 位。 ARM 和 Thumb 程序可以相互調(diào)用，相互之間狀態(tài)切換開銷幾乎為零。 ARM7TDMI 具有 32 位 ARM 指令集和 16 位 Thumb 指令集。 ARM 開發(fā) 環(huán)境 的建立 1991年 ARM公司成立于英國劍橋，主要出售芯片設(shè)計技術(shù)的授權(quán)。 運行操作系統(tǒng)時，首先要 將定制的操作系統(tǒng)進(jìn)行編譯，這是一個繁瑣復(fù)雜的過程，編譯通過后， 進(jìn)行應(yīng)用程序的設(shè)計開發(fā)。 嵌入式系統(tǒng)主要是面向應(yīng)用的，是一個片上系統(tǒng)，因此它的體積 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 12 頁 是很小的，包括它的 RAM 和 ROM 都是有限的，這就決定了嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試不能直接在嵌入 式系統(tǒng)上調(diào)試，而要采取一種交叉編譯環(huán)境的方式，也就是“目標(biāo)機和宿主機”交叉編譯的方式， 如圖 所示 [19]。 系統(tǒng)在啟動時把實際存儲器進(jìn)行分頁，在加載應(yīng)用程序時程序分頁加載 [18]。 （ 3） 內(nèi)存管理 Linux 系統(tǒng)帶有 MMU 內(nèi)存管理單元 ，具有相應(yīng)的 內(nèi)存管理機制。主要是由于 內(nèi)核支持 Romfs 文件系統(tǒng)比支持 ext2 文件系統(tǒng)需要更少的代碼 ，還有就是 romfs 文件系統(tǒng)相對簡單，在建立 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 11 頁 文件系統(tǒng)超級塊需要更少的存儲空間。 通過對 uClinux 和 Linux 的詳細(xì)比較，因為 uClinux 和 Linux具有同樣的內(nèi)核，所以在處理器的支持，軟件資源豐富程度，操作系統(tǒng)的功能，操作系統(tǒng)執(zhí)行性能和可靠性上基本上一致， Linux 相對于uClinux 在嵌入式應(yīng)用相對不足，主要體現(xiàn)在以下幾點 [16]： （ 1） 空間占用大 Linux 操作系統(tǒng) 功能完善，但是占用空間大。 嵌入 式系 統(tǒng)可靠 性要 求要 比一 般桌面 系統(tǒng)要高 ，設(shè)計中有可能 無法確定 出現(xiàn)的問題是 程序的問題還是操作系統(tǒng)的性能問題。 處于成本和體積等各方面的 考慮， 要求 操作系統(tǒng) 盡可能節(jié)約資源 。 在 選擇什么樣的操作系統(tǒng) 這個問題上，主要歸結(jié)于 嵌入式系統(tǒng)的性能，主要有以下 幾點 [1315]： 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 10 頁 （ 1） 微 處理器 是否 支持 微 處理器 是否 支持 是選用操作系統(tǒng)的核心因素。 系統(tǒng)設(shè)計方案分析 采用 TCP/IP 協(xié)議已經(jīng)確定了， 如何在 開發(fā)板上移植入 TCP/IP 協(xié)議成了一個最主要的解決問題，開發(fā)板上 雖然有網(wǎng)絡(luò) 通信芯片和足夠的存儲空間，但 沒有任何的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議， 有以下幾種方案可以實現(xiàn)系統(tǒng)的要求，具體的設(shè)計方案是： （ 1）方案 1 無操作系統(tǒng)，自己構(gòu)建 TCP/IP 協(xié)議族，編寫上層 socket 通信模塊完成程序的通信。 圖 系統(tǒng)的 原理 示意 圖 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 9 頁 3 系統(tǒng)概要設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 無論采用什么 設(shè)計開發(fā) 方式， 最終的目的 是驅(qū)動開發(fā)板完成網(wǎng)絡(luò)的通信 。 系統(tǒng)分為宿主部分和開發(fā)板部分，每個部分獨立成塊，用網(wǎng)絡(luò)相互連接，宿主機上運行的 Linux 操作系統(tǒng)，開發(fā)板上運行的是 uClinux嵌入式操作系統(tǒng) [7]。 系統(tǒng)的性能需 求 在系統(tǒng)的設(shè)計上，要求系統(tǒng)具有以下性能： （ 1） 實時性： 嵌入式設(shè)備具有足夠的反映速度，能快速的接收來自網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)，并作出快速的 反應(yīng) ； （ 2） 穩(wěn)定性： 系統(tǒng)在異常情況下不發(fā)生死循環(huán)， 設(shè)備系統(tǒng) 不會 崩潰 和 癱瘓 ； （ 3） 可擴(kuò)充性： 系統(tǒng)可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)充，能夠新的 通信技術(shù)或新的通訊協(xié)議方案（程序），可以在 不改動 系統(tǒng)大部分硬件的情況下，其實現(xiàn)新的功能 ； （ 4） 易維護(hù)性：在 設(shè)備 發(fā)生數(shù)據(jù)災(zāi)難的時候使系統(tǒng)及時的恢復(fù)，達(dá)到以前 的狀態(tài) ； （ 5） 持久性： 嵌入式系統(tǒng)工作的特殊性，以及各種特定工作環(huán)境的具體要求， 系統(tǒng)必須能夠穩(wěn)定地長 時間工作， 適應(yīng)各種不同的工作環(huán)境 。 因此，設(shè)計中 要解決 以下 問題： （ 1） 如果要移植操作系統(tǒng)，選擇什么操作系統(tǒng)，才最適合 ； （ 2） 如何使開發(fā)板驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)芯片工作 ； （ 3） 如何建立交叉的編譯環(huán)境 ； （ 4） 如何使 ARM 芯片上具有 TCP/IP 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 ； （ 5） 如何用 Socket 來建立網(wǎng)絡(luò)的通信 。 基于 嵌入式 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊，一般具有 以下功能 ： 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 5 頁 （ 1）嵌入式網(wǎng)絡(luò)以 Inter 網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，通過協(xié)議的轉(zhuǎn)換，把相關(guān)的信息傳輸?shù)侥康牡?，大大?jié)約了資源； （ 2） TCP/I P 協(xié)議 是一個標(biāo)準(zhǔn)公開的協(xié)議，不 做 任何改變，我們就可以利用 Web 瀏覽器讀取信息 ，非常的方便快捷； （ 3）客戶機根據(jù) 信息的 需求狀 況，獲 得相關(guān) 的信息， 并且能夠自由的處理 ，并能夠顯示處理結(jié)果； （ 4）信息的顯示 有多種 方式， 通過計 算機技 術(shù)處理成 文字、圖象、表格 等形式，并且還能夠?qū)崟r的 自動更新， 在設(shè)備的終端上最好相關(guān)記錄，更加方便有效的進(jìn)行控制和操作 [5]。 （ 3） 嵌入式 網(wǎng)絡(luò) 為 家庭生活的智能化提供了技術(shù)支持 現(xiàn) 在的家庭都已經(jīng)離不開網(wǎng)絡(luò)。我們現(xiàn)在使用的手機設(shè)備， 無論我們在天涯海角，都可以隨時盡心交流和溝通 ； 家庭經(jīng)常使用的網(wǎng)絡(luò)電視 ，可以方便的下載和點播節(jié)目 ； 網(wǎng)絡(luò)課堂更是把我們組織在一起學(xué)習(xí)，提高我們的能力好和水平 ； 網(wǎng)絡(luò)會議可以讓我們處在不同地域的人組織在一起討論和解決問題，節(jié)約費用。 因 此，基于嵌入式系統(tǒng)，設(shè)計開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用產(chǎn)品具有重要的意思。通過前端的傳感器采集數(shù)據(jù)信息，并通過相關(guān)的通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 嵌入式系統(tǒng)是指將應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)與計算機硬件集成在一起的系統(tǒng)。互聯(lián) 網(wǎng) 是我們?nèi)粘＾k公生活中最常用的網(wǎng)絡(luò)，很方便的把我們相互連接。目前一些先進(jìn)的 PDA 在顯示屏幕上已實現(xiàn)漢字寫入、短消息語音發(fā)布，但一般的嵌入式設(shè)備距離這個要求還有很長的路要走。 （ 5） 提供友好的多媒體人機界面 嵌入式設(shè)備能與用戶親密接觸，最重要的因素就是它能提供非常友好的用戶界面。軟 件方 面系 統(tǒng)系統(tǒng) 內(nèi)核 支持 網(wǎng)絡(luò)模 塊， 甚至 可以 在設(shè)備 上嵌入Web 瀏覽器，真正實現(xiàn)隨時隨地用各種設(shè)備上網(wǎng) [3]。軟件方面 采用 實時 多任務(wù) 編程 技術(shù) 和交叉 開發(fā) 工具 技術(shù) 來控制 功能復(fù)雜性，簡化應(yīng)用程序設(shè)計、保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期 [2]。比如三星在推廣 Arm7， Arm9 芯片的同時還提供開發(fā)板和版及支持包 (BSP)，而 WindowCE 在主推系統(tǒng)時也提供Embedded VC++作為開發(fā)工具，還有 Vxworks 的 Tonado 開發(fā)環(huán)境，DeltaOS 的 Limda 編譯環(huán)境等等都是這一趨勢的典型體現(xiàn)。 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 2 頁 國內(nèi)外現(xiàn)狀和趨勢 隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也將獲得廣闊的發(fā)展空間。 （ 3）較小的體積 和可靠 性：嵌 入式產(chǎn) 品一般 都要求體 積較小，較小的體積，主要是可以滿足便攜功能。那么在設(shè)計開發(fā)過程中，就 需要按照不同的需求搭建自己的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是可裁剪的，根據(jù)應(yīng)用的具體場合和需求，選擇相應(yīng)的模塊，把系統(tǒng)中不需要的部分去掉，這樣做的主要目的是節(jié)約資源，降低功耗。 描述 IP 地址和端口，用于在兩個 論文 成功的實現(xiàn)了嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入功能， 各個帶有網(wǎng)絡(luò)通訊功能的嵌入式終端可以相互通訊，擴(kuò)大了和 提高了嵌入式設(shè)備的應(yīng)用 范圍，對嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展有較大的意義。 SOCKET 是一個通信鏈的句柄 ， 通過套接 字 向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請求或者應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)請求 ，用于 TCP/IP 協(xié)議的應(yīng)用程序之間 的 相互通信 。 學(xué)位論文作者簽名 ： 日 期： 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解 西南科技 大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：①學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；②學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文；③學(xué)校可允許學(xué)位論文被查閱或借閱；④學(xué)校可以學(xué)術(shù)交流為目的 ,復(fù)制贈送和交換學(xué)位論文；⑤同意學(xué)?？梢杂貌煌绞皆诓煌襟w上發(fā)表、傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。 論文密級： □ 公開 □ 保密 （ ___年 __月至 __年 __月） (保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議 ) 作者簽名： _______________ 導(dǎo)師簽名： _________________ _______年 _____月 _____日 _______年 _____月 _____日 聲 明 本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文《 基于 ARM 嵌入式系統(tǒng)的 Socket 通信設(shè)計 》，是本人在 西南科技 大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間，在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何 其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。據(jù)本人所知，除了文中特別加以標(biāo)注