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上海大学 硕士学位论文 tcp/ip协议栈在嵌入式系统中的研究和应用 姓名：钱涨洋 申请学位级别：硕士 专业：测试计量技术与仪器 指导教师：胡晓岚 20070301 上海大学硕士学位论文 摘要 现已成为社会重要的信息流通渠道。嵌入式系统能够连接到 上面，则可以方便、低廉地将信息传送到几乎世界上的任何一个地方。嵌入式设 备与 的结合代表着嵌入式系统和网络技术的真正未来。嵌入式系统网络 化的前提是在嵌入式系统中实现 协议栈。 本文的嵌入式 协议栈的设计是在遵循标准的 协议的基础下进 行的。结合资源受限的嵌入式系统软硬件环境及实际应用的需要，对通用计算机 系统平台下的 协议栈进行简化和改进，以实现一种能满足应用需要的嵌 入式 协议栈。本设计采用了实时操作系统 ，在协议栈的设计 中充分使用了 提供的功能，将协议栈和操作系统进行有机的结合。 本文详细介绍了 通信模块的软件架构、功能，各协议层处理程序的软件 设计和实现，本课题还实现了 编程接口，封装了协议栈大部分的底层 操作，给顶层的应用程序提供了一个标准、易用的应用程序接口。最后，对设计 的嵌入式 协议栈的进行了有效的测试。 本文采用了飞利浦公司的 系列芯片 作为硬件开发平台的 核心部件，并在 上移植了实时操作系统 。开发环境采用的是 和 。 关键词： 协议栈 嵌入式系统 鹏 上海大学硕士学位论文 锄 】 ， ， 。 ， ， ， ， ， ， ， 。 ， ， ， ， ， ： 口 上海大学硕士学位论文 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：盈进澄日期 互生三 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及 送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。 （ 保密的论文在解密后应遵守此规定） 签名：麟导师签名：趔氩日期：兰塑垒：全 上海大学硕士学位论文 第一章绪论 嵌入式系统概述 嵌入式系统的特点 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可剪裁、适应应 用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统不同于一般的系统，它具有其它系统所不具备的一些特性： （ ） 体积小在智能化设备、仪器仪表、信息家电等应用场合，出于对产 品的体积、成本等因素的考虑，一般要求将计算机控制部分安装在系统内部，并 且要求所占用的空间尽可能的小。 （ ） 良好的性能价格比嵌入式系统要求开发周期短、性能优越，良好的 性能价格比是在市场上取得优势的关键，这也是嵌入式系统的设计目标之一。 （ ） 存储容量小嵌入式系统中一般没有硬盘等设备，而以 、 作为存储介质，由于 的价格一般比较昂贵，并 且嵌入式应用要求其体积尽可能小。 （ ） 实时性比较强嵌入式系统一般作为应用的关键部分，时间特性要求 非常严格。在一些应用系统中，超过了一定的时限，即使得出了所需的结果，但 效果和没有得出结果是一样的，对系统没有作用甚至是有害的。 嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软 件等组成，它是可独立工作的“器件”啪。 嵌入式处理器的介绍 嵌入式系统的核心是嵌入式处理器。嵌入式处理器一般具备以下特点： 对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响 应时间。 很强的存储区保护功能，这是由于嵌入式系统的软件结构己模块化，而 为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区 上海大学硕士学位论文 保护功能，同时也有利于软件诊断。 可扩展的处理器结构，能迅速地扩展出满足应用的高性能嵌入式微处理 器。 嵌入式处理器的功耗必须很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算 和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，功耗只能为 甚至 级。 根据现状，嵌入式处理器可分为下面几类： 嵌入式微处理器（ ， ） ，目前主要有 、 、 一 、 、 、 、 系列等。 嵌入式微控制器（ 。 ） ，嵌入式微控制器又称单 片机，比较有代表性的通用系列包括 、 、 、 、 、 等，目前 约占嵌入式系统份 额的 。 嵌入式 处理器（ ， ） ，嵌入式 处理器比较有代表性的产品是 的 系列和 的 系列。 嵌入式片上系统（ ， ） ， 可分为通用和专用两类。 嵌入式操作系统的介绍 嵌入式操作系统作为嵌入式系统的核心，其应用也越来越广泛，尤其在手持 设备、信息家电领域更加突出。但嵌入式系统以及嵌入式软件设计技术仍处于 起步阶段，未能形成一套完整、有效、通用的开发方法和规范。嵌入式系统的实 时多任务操作系统（ ） 日趋成熟，并且已成为嵌入式系统的热点。嵌入式 操作系统通常包括与硬件相关的底层驱动程序、系统内核、设备驱动接口、通信 协议、图形界面、标准化浏览器等。 。据统计仅用于信息电器的嵌入式操作系统 就有嵌入式应用系统的特点，决定了这些嵌入式操作系统具有如下应用特点： 体积小，高性能，良好的容错性和可靠性 易于隔离系统中出现的各种错误 系统结构更加灵活 上海大学硕士学位论文 分布式计算和并行计算的良好支持 良好的可扩展性和可剪裁性 操作系统的结构更加模块化 支持多任务的嵌入式 网络组件，适用于内存要求较小、可靠性 要求较高的网络应用叫。 嵌入式 协议 嵌入式 协议的介绍 协议最先在 系统上实现的，随后在 、 、 上也实 现了 。但是嵌入式系统的主要特点是体积小、资源有限，其运算速度和内 存大小均难以支持传统的 协议，或根本不可能。因此需要不同程度的对传 统的 进行简化和优化，尽可能地做到代码精简、存储开销小。这种用于嵌 入式系统联网的 协议就称为嵌入式 ，利用该技术可将 从 机延伸 位、 位、 位单片机，并实现基于 的远程数据采集、远程 控制、自动报警、上传下载数据文件、自动发送 等功能，大大扩展了 的应用范围。其主要特点是实时性、简单性和灵活性。灵活性是指嵌入式 结构十分灵活，能适应各种应用需要，并极易升级。 目前，将嵌入式设备接入 的方案有很多，但从嵌入式设备对 通信协议的支持方式和体系结构分析，可以把这些解决方案归纳为以下二种。 基于网关的体系结构 嵌入式设备要支持 通信协议，所需要的计算资源和存储资源相当可 观。而目前大多数的嵌入式设备其计算资源和存储资源是有限的，不能直接支 持 协议栈。于是就出现了一种基于网关的结构。这种结构的核心思想就 是，采用桌面计算机或高性能嵌入式处理器作为网关，支持 协议栈并运行 服务程序（ 通常是 ） 。网关和嵌入式设备之间则通过一些标 准的轻量级总线（ ， ， 等） 和私有通信协议（ 由解决方案提供 商提供） 进行通信。用户通过网络浏览器访问网关上运行的服务器实现对这些嵌 入式设备的远程访问和控制，从而实现嵌入式设备连入 。如图 所示。 上海大学硕士学位论文 垃备 图 使用网关将嵌入式设备接入网络 直连的体系结构 让嵌入式设备连入 的最直接方法就是让嵌入式系统本身支持完整 协议栈。要支持 通信协议，所需要的计算资源和存储资源相当可观。 因此这种让嵌入式设备本身支持完整的 协议栈直接连入 的结构 只适用于那些高档的嵌入式处理器如 位的 、 、 等。但考虑到目前嵌 入式系统的自身特点，要想实现完整意义的 协议栈也是非常困难的。因此 根据不同应用的具体需要对传统的 协议栈进行裁减也就成为当前研究的 一大技术热点铷。 嵌入式 协议的发展前景 如今， 已经在家庭和工业的各个领域得到了应用，利用 软件 的方法，就可以使嵌入式系统上 ，使嵌入式设备之间可以互相通信。这 种技术现今己应用于工业自动化， （ 电子收款机系统） 网络及电子商务，智 能公路等方面。嵌入式 应用且前还只是刚刚开始，已实现的应用只是停留 在传送数据层面。今后的嵌入式 设备应具有实时性，可以接收实时的图像， 影音信息。随着单片机处理速度的不断增加，和适合于嵌入式系统的实时操作系 统的推陈出新，完全有可能把嵌入式设备应用于环境工程，家政系统，甚至可以 通过网络收看实时电影，这时才是嵌入式 应用的真正到来。 上海大学硕士学位论文 课题研究的目的和意义 课题内容 本课题以上海市科委的“基于混合传输模式的测控平台研究”的科研项目 为研究背景，主要研究内容是设计并实现嵌入式系统中的 协议栈。主要包 括以太网卡的驱动程序的编写， 协议的实现， 协议的实现， 协议的实 现， 和 协议的实现以及 程序的设计。完成网络传输功能。本系 统的 采用飞利浦公司的 系列芯片 ，使用 实时操作系 统。 研究意义 本协议栈完全使用 进行编写，因此可以支持多种 ，方便移植。 加入了 协议栈的嵌入式设备可以方便的接入网络，通过网络人们可以 更快的对嵌入式设备进行控制或信息的存取，而且可靠性和快速性都能大大 提高。 通过 协议栈接入网络，人们可以对嵌入式系统实施集中管理或分布式 管理方式。 有了嵌入式 协议栈，嵌入式设备之间的通信可以更加容易而且不受距 离的限制。 可以将嵌入式系统设计成 ） 报务器，在任何地方通过任何浏览器都可以方 便的访问需要的信息。 嵌入式 协议的发展将大大推动嵌入式系统的发展” 。 文章的编排 本文共分七章： 第一章绪论部分。首先介绍了嵌入式操作系统的功能特点、分类、应用现状及 其发展方向，然后针对项目的实际需求分析本课题的背景、来源及其所 需要达到的目标。 上海大学硕十学位论文 第二章硬件开发平台。 微处理器是本项目的硬件核心。本章中主要介 绍了 的体系结构，并对 的结构和其 核作了分析。 第三章 时实操作系统的。介绍了本课题所采用的嵌入式操作系统 ，然后研究基于测控平台的 移植，并介绍其 任务创建及调度，以便于本设计的调用。 第四章系统总体设计。讨论系统的总体设计问题。根据对 协议及其工作 机理的阐述，从而导出达到系统应用目的所需完成的工作，由此拿出系 统实现方案。 第五章以太网驱动软件设计。本章主要介绍系统所采用的 网卡芯片 的使用。主要包括芯片初始化，数据接收和数据发送。 第六章嵌入式 协议栈的设计。本课题的核心内容。详细介绍嵌入式 中各层次中常用协议的设计和实现。并实现了 接口 函数，便于用户调用。 第六章嵌入式 协议栈的测试。设计测试用例测试上述的嵌入式 协议栈和 函数。 第七章总结和展望。简要地对本文进行了总结，并对本系统的不足进行探讨。 上海大学硕士学位论文 第二章嵌入式系统硬件开发平台 简介 本课题所选用的 嵌入式微处理器就是 为核心的。 系列微处理器为低功耗的 位 处理器，最适合用于对价位和功耗 要求较高的消费类应用。 微处理器系列具有如下特点： 具有嵌入式 逻辑，调试开发方便。 极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。 能够提供 的三级流水线结构。 代码密度商并兼容 位的 指令集。 对操作系统的支持广泛，包括 、 、 等。 指令系统与 系列、 系列和 系列兼容，便于用户 产品的升级换代。 主频最高可达 ，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应 用。 微处理器结构 微处理器的处理器模式 微处理器共有 种运行模式，如表 所示： 表 微处理器的运行模式 处理器模式 描述 用户模式（ ）用户应用程序运行模式 快速中断模式（ ）用于紧急事件处理以及高速数据传输 外部中断模式（ ） 用于通常的中断处理 特权模式（ ）供操作系统使用的一种保护模式 数据访问终止（ ） 用于虚拟存储和存储保护 未定义指令终止模式（ ）用于支持通过软件仿真硬件的协处理器 系统模式（ ）用于运行特权级的操作系统任务 上海大学硕士学位论文 除了用户模式之外的其它 种处理器模式称为特权模式（ ） 。 在特权模式下，程序可访问所有的系统资源，也可任意地进行处理器模式的切换。 处理器之所以要有如此多的模式，是和操作系统的实现分不开的，在 用户模式下（ 一般为应用程序执行模式） ，操作系统为了安全起见，一般不允许 用户应用程序访问系统内核空间代码。但是，应用程序的不同任务之间的调度必 然要用到系统的内核服务，这就产生了一个矛盾，可利用硬件的定时器产生定时 中断，使处理器进入外部中断模式，来实现对内核服务的调用；或者执行自定义 的指令，产生未定义指令异常，使处理器进入未定义指令终止模式，也可调用内 核服务。当处理器同外部事件打交道时，需由中断模式来处理。这些事件视重要 程度不同，可以有不同的优先级。基于这种考虑， 增加了一种特殊的处理 器模式，就是快速中断模式（ ） ，如当供电电源不稳定或者时间要求十分苛 刻的事件发生时，在很短的时间里，期望处理器做尽可能多的事情，利用 来处理这些时间要求苛刻的事件是一种很明智的选择。特权模式则是操作系统运 行的一种模式。如果用户的应用程序访问了操作系统内核所占据的区域或者内核 保护的空间，则会产生数据访问终止异常。系统模式一般是系统特权级的任务运 行的模式。 微处理器的存储器格式 体系结构将存储器看作是从零地址开始的字节的线性组合。从零字节 到三字节放置第一个存储的字数据，从四字节到七字节放置第二个存储的字数 据，依次排列。作为 位的微处理器， 体系结构所支持的最大寻址空间为 （ ”字节） 。 体系结构可以用两种方法存储字数据，分别为大端格式和 小端格式，具体说明如下。 大端格式：在这种格式下，字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节 则存放在高地址中。 小端格式：与大端存储格式相反，在小端存储格式中，低地址中存放的是字数据 的低字节，高地址存放的是字数据的高字节“”。 上海大学硕士学位论文 微处理器的指令长度及数据类型 微处理器的指令长度可以是 位（ 在 状态下） ，也可以为 位 （ 在 状态下） 。 微处理器中支持字节（ 位） 、半字（ 位） 、字（ 位） 三种数据类型。其中，字需要 字节对齐（ 地址的低两位为 ） 、半字需要 字节对齐（ 地址的最低位为 ） 。 概述 简介 是基于一个支持实时仿真和跟踪的 位 的 ，并 带有 字节（ ） 嵌入的高速 存储器。 位宽度的存储器接口和独特的加 速结构使 位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可 使用 位 模式将代码规模降低超过 ，而性能的损失却很小。 以太网控制芯片 内部功能框图 芯片内部集成了 控制器、 总线控制器和集成 、 网络 收发器。可以通过 方式把需要发送的数据写入片内 中，让芯片自 动将数据发送出去；而芯片在接收到数据后，可以通过 方式将其读出。其内 部功能框图如图 ： 上海大学硕士学位论文 一卜嘻缘 故孝： 一 一 总线接 一 一 一 一 、 也 ） 铝、 “ ， ：，一 东 究 埔 二 弧 岳 之 轼 轧 ：铿 一叫 一一 一 飘 心矗 图 功能框图 与 的连接 与 一般通过外部总线进行连接，连接关系如表 所示。 其中 的数据线 与 的 相连（ 中间串一个 电阻） ，由 地址线和 片选线决定 的访问地址为 ，短接 跳线后，复位信号由 控制， 的工作方式是跳线方式。 表 与 连接关系 功能 数据总线 地址总线 地址总线 地址总线 读使能（ 低电平有效） 邸 写使能（ 低电平有效） 中断输出信号 （ ） 复位输入信号 （ ） 上海大学硕士学位论文 第三章嵌入式实时操作系统 嵌入式操作系统概述 以往嵌入式应用程序所控制的外围设备和执行的任务不多，用一个主循环加 上几个顺序调用的子程序模块即可满足要求。但由于： 基于一个系统可能要同时控制和监视多个外设，要求系统具有实时响应、 实时处理的能力，能控制多个任务并保证任务间通信顺畅。处理时间过 长，这对于一些控制场合是不允许的； 是系统任务多，要考虑的各种可能也多，各种资源如果调度不当，就会 发生死锁，降低软件可靠性，程序编写工作量与任务数目成指数增加； 是硬件平台改变，程序几乎不再适合于新的平台，程序员基本从零开始 编写应用程序，增加了大量的反复性劳动。 基于上述原因，操作系统的概念应运而生。操作系统是最基本的系统软件，是嵌 入式系统的控制核心，它掌控系统的所有资源并提供应用程序开发的基础，它的 主要功能之一就是将资源控制的复杂化隐藏起来，有效的组织多个任务的运行， 并为程序员的工作提供更为方便的一套指令和良好的工作环境，达到使用方便、 资源分配合理、安全可靠的目的。 概述 是一个实时性极强的、抢占式和多任务的 系统，非常 适合于实时性要求极高的嵌入式应用。 系统代码的 是采用 编制的，只有极少数与硬件结合相当紧密的程序部分是采用特定汇编程 序完成的。因此， 具有很强的可移植性，几乎能应用在任何微处 理器平台上。 核心部分通常以 库的形式提供给用户，然后将实时应用建 立在其核心库上。生成的可执行代码可以下载到目标机或放置到 中，然后 在目标系统中运行。通常，在一个典型的实时目标系统环境中，能够提供所有的 服务，其 指令域的操作系统映像大约要占用 内存。 上海大学硕士学位论文 一般以源代码的形式提供，因而可以通过阅读其源代码以更 加深入的掌握操作系统本身，并可通过修改源代码来满足特殊应用的需要。 的功能特点 由于在一个实时应用中，不同的任务可能有不同的实时性要求，因此在不同 任务间调度处理器的策略非常重要，它直接影响到 的性能。 按照不同实时任务对时间要求的不同来分配 资源。当一个更重要的任务需 要执行时， 就会挂起当前正在执行的任务，转而执行优先级较高 的任务，当这个优先级较高的任务执行完后，原来被挂起的任务将被重新唤醒继 续执行。因此， 中的最坏情况的反应时间就是当前任务被挂起的 时间与较高优先级任务被唤醒的时间之和，显然这是一个固定值。也正是 的这种实现机制的不同，使得程序的修改甚至任务的增加都不可能影响到 关键任务的执行和对实时性的要求。 除了任务执行管理外， 还提供各种系统功能，其中包括任务 通信、任务同步、定时器以及存储器管理。 从软件开发角度来看， 具有任务独立性和较高的模块化程序 特点，因而使得多个软件工程师可以在 下协同工作而不必担心会 对别人产生影响。 还能提供独立于目标机平台的运行时间环境， 这对实时系统开发人员至少带来两方面的好处： （ ） 开发人员可以将精力集中在实时任务的处理上而不用去关心底层的硬 件细节。 （ ） 开发出来的软件可以运行在大多数流行的处理器上。 总之， 的结构特点极大的提高了实时应用开发的效率，降低 了开发成本，缩短了开发周期。 较强的软件可移植性保护了开发 者已有的成果。基于以上原因，本课题中选择 作为系统的软件核 心和开发平台。 上海大学硕士学位论文 内核技术 使用一种叫做软件组件的方法。所谓软件组件，就是具有明确 目的或用途的由 个或数个 语言，汇编源文件的一段非独立执行应用程序，且 每个组件都提供一个定义好的外部接口，必须通过外部接口来使用组件。访问组 件内的全局数据结构是被禁止的。使用了组件方法，软件组件既易于更新也易于 重用。 软件组件通常由定义数据类型、常量以及外部接口的 头文件和一个或多个 语言，汇编源文件组成。 提供如下 组件：任务控制管理、内存管理、定时器管理、中断、系统诊断、 驱动管理 等共 个组件。 除了其功能强大的内核外，还提供了面向 、 、 浏览器、图形以及文件系统的软件包。 的运用 定制 也能根据目标板的需要进行裁剪和定制，生成适合目标系统的 操作系统，尽量少占系统内存。 定制完成后，将其链接到目标应用程序，成 为目标应用程序的一部分。在典型的 体系结构的目标板上，它占用约 左右的空间，而在 体系结构的目标板上占用约 左右的空间。一般地， 足以满足绝大多数的嵌入式应用。 公司提供了一个名为 或 的批处理文件，用户可以删剪其中的模块，更 改相关的选项或开关，执行该文件生成与目标相关的操作系统，也就是根据系统 需要生成定制的操作系统。需要注意的是，该批处理文件的内容与开发工具有关。 开发方案 可以结合 、 以及 的多任务调试器组成功能强 大的集成开发环境，配合相应的编译器（ ， 编译器、 陪 编 译器或者 倍 编译器） 和动态链接库以及各类底层驱动软件就可以满 足嵌入式应用的开发。这里使用 和 开发流程 用 开发嵌入式应用程序，一般遵循如下步骤： 上海大学硕士学位论文 如果有必要，应对低级系统初始化文件 进行修改，使之符合目标板的需 要。如中断向量、 地址、时钟频率等。 定义 （ ） 函数。该函数在启动系统之前先执行。注意的 是要把 头文件包括在目标应用程序中，以便利用 的服 务。 定义应用程序的任务。如果调用 的服务，要把 包含进 去。 编译汇编所有的应用程序软件，并且包含系统低级仞始化文件 。 链接 和所有的应用程序目标文件、 库文件以及相关的开发工具 库。 把生成的最终目标代码下载或烧到目标板上执行。 初始化 分三个层次的初始化，即：系统低级初始化 （ ） 、 系统高级初始化 （ ） 和应用程序初始化 （ ） ， 初始化之后便进入 的任务调度循环。 （ ） （ ） 设置必要的处理器系统控制寄存器 初始化中断向量表 设置系统堆栈寄存器 计算定时器 堆栈和优先级 计算系统第一个可用内存 将控制交给系统高级初始化例程 （ ） （ ） 初始化 组件 将控制交给应用程序初始化例程 任务调度 （ ） （ ） 执行用户定义的初始化，如创建内存池，创建任务、创建信号量、创建队列等 上海大学硕士学位论文 创建任务 操作系统下支持多任务，新建一个任务主要的流程如下： 系统初始化完成后调用 ，用户可以在这里创建任务。 函数原形如下： （ ） 其 为系统内存指针，用来管理内存，开辟以及释放内存空间等。 该函数完成运行环境的初始化，调用下面的函数 ，创建内存池 然后依次调用 ， 创建工作任务。 流程如下图 ： 竺竺 竺竺竺 竺：竺兰空竺 竺兰！ 竺竺！ 竺！ 竺 竺！ ：竺竺兰竺兰！ 广 匝三亘至至亟围 图 创建多任务时需要重复 和 在测试程序中会具体介绍一下这几个函数的用法。 上海大学硕士学位论文 第四章系统总体设计方案 硬件平台的搭建 要实现嵌入式 协议，首先必须要有硬件平台的支持，硬件平台中最重 要的核心部分就是嵌入式微控制器（ ） 。在本课题中选用 处理器的 系列 芯片。 系列是低功耗的 位核，最适合应用于对价位和功耗敏感的 产品。而 芯片又是属于应用于实时环境的 类型，因此能完全 满足嵌入式系统对实时性的功能要求。 嵌入式 协议是嵌入式系统中的一组软件协议，是对接受的数据帧进行 不同的处理。而要想可靠的从网络上接收到数据帧必须借助于特定的网络控制芯 片。因为在本课题中是以以太网作为网络的传输标准，所以选用以太网控制芯片 为上一章所讲的 。 嵌入式操作系统的移植 而软件部分的核心就是实时操作系统（ ） ，本课题在嵌入式 的实 现中使用到了实时操作系统提供的多相功能，如任务的创建，任务的管理，信号 量，消息队列，开关中断等。在具备了以上三大部分的前提下我们才能够设计 嵌入式 协议栈，并进行相应功能的调试与仿真。因此我们选用了 实时操作系统。 操作系统的移植主要有以下三步： 修改项目公共头文件 修改汇编程序头文件 修改硬件初始化文件 嵌入式 协议栈的总体设计 协议栈的设计是本课题的重点与难点。所谓的协议栈实际上就是一 上海大学硕士学位论文 组协议解析程序的集合，嵌入式 口协议栈的实现比一些个人电脑中 或 的实现都要简单很多，一般只实现低流量，少接口，少连接的 要求。 通常被认为是一个四层协议系统，每一层都有相应的协议集合来 实现不同的功能。而嵌入式 协议栈也是按照网络体系分层思想设计的， 但是减少了每层所包含的协议，其层次结构和主要网络协议如图 所示： 应用层应用程序进程 运输层 、 网络层 口， 位 链路层以太网接口 图 层次结构图 其中每一层都被设计成一个功能相对独立的模块，负责处理各自的数据，然后通 过函数调用把控制权交给上层或下层的模块。正因为 协议采用了分层的 概念，从而使系统之间数据的通信（ 传送、接收、中断等） 能更加地容易管理。因 而嵌入式 协议栈的设计也应该遵循这一模式，另外，与标准 相同， 在嵌入式 口协议栈中的数据包也是由上至下或由下至上，逐层进行传输的。 在 参考模型中，每个实体和另一个系统的同层实体按协议进行通讯，而 一个系统内实体和上下层间的通讯，则通过接口进行。 总之，在嵌入式 协议栈的设计中，应该在遵循以上所述的各层次结 构的基础上进行程序设计。本课