嵌入式Internet是近几年随着嵌入式系统的广泛应用和计算机网络技术的发展而兴起的一项新兴概念和技术。单片机或微控制器(MCU,Micro ControllerUnit)被广泛应用在家庭和工业的各个领域,通称嵌入式系统。
1 引言
嵌入式系统具有以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪等特点,赢得了巨大的市场,在应用数量上远远超过了各种通用计算机。随着Internet/Intranet的发展,各种家用电器,从空调到微波炉,都产生了连入互联网的要求。
如何通过Internet共享嵌入式设备的信息,实现设备的远程访问、控制和管理,对接入到网络上各个节点的设备实时监控,
【通信与网络中的一种新的嵌入式TCP/IP协议栈的研究与实现】
嵌入式TCP/IP协议栈是近年来随着嵌入式系统与计算机网络技术的融合而出现的重要技术,尤其在单片机或微控制器(MCU)应用广泛的家庭和工业环境中。嵌入式系统以其应用为中心、基于计算机技术、软硬件可裁剪的特性,已经成为市场的宠儿,其应用数量远超通用计算机。
随着Internet/Intranet的普及,各种家用电器和工业设备都有连接互联网的需求,例如空调和微波炉。为了实现设备信息的共享,远程访问、控制和管理,以及实时监控网络上的设备,就需要一种方法让这些嵌入式设备接入互联网。TCP/IP协议作为互联网的标准通信协议,成为解决这一问题的关键。通过将TCP/IP协议栈嵌入到MCU中,设备可以直接与Internet建立通信链路,实现与网络的无缝连接。
在设计嵌入式TCP/IP协议栈时,考虑到嵌入式系统有限的处理能力和存储资源,传统的TCP/IP协议栈过于庞大,不适应嵌入式环境。因此,需要对其进行简化和裁剪,以适应低档的8位/16位嵌入式系统。这被称为Simplified TCP/IP协议栈,它包含IP、UDP、ARP和ICMP等核心协议的部分或全部功能,针对特定应用进行选择性实现,同时保持协议的基本功能和机制。
Simplified TCP/IP协议栈遵循网络分层模型,每个层次都是独立的功能模块,通过函数调用交互。由于低档嵌入式系统通常没有实时多任务操作系统的支持,协议栈直接与硬件交互,利用顺序执行和硬件中断相结合的方式来处理任务。由于处理IP包需要较长时间,为避免中断处理影响其他实时任务,设计时会将Simplified TCP/IP协议栈的处理放在主程序循环中,并采用查询式处理网络接口,牺牲响应速度以保证系统可靠性。
在裁减TCP/IP协议栈时,仅实现与系统需求相关的协议,如Simplified TCP/IP协议栈支持的ARP协议,它是IP地址与硬件地址之间动态映射的关键。对于嵌入式系统,ARP高速缓存采用线性数组结构,以提高查找效率,适应嵌入式系统的资源限制。
嵌入式TCP/IP协议栈的研究与实现是实现嵌入式设备互联网化的关键技术。通过对传统TCP/IP协议栈的优化和裁剪,使其适应嵌入式系统的资源条件,不仅满足了设备联网的需求,也为物联网和智能家居等领域提供了基础。通过这样的技术,我们能够实现对各类设备的远程控制和监控,极大地拓展了嵌入式系统的应用范围和功能。
2025-06-12 00:45:56
114KB
通信与网络
1